/****算術(shù)表達(dá)式的分析和計算，文件名：Exp_c.cpp，代碼/注釋：hifrog****
*****                  在VC6和Dev-C下調(diào)試通過                ****/
#include<iostream>
#include<string>
#include<cstdlib>
#include<cctype>
#include<csetjmp>
#define EXP_LEN    100                       //定義輸入字符緩沖區(qū)的長度

/*------------出錯代碼的宏定義--------------*/
#define INVALID_CHAR_TAIL 0           //表達(dá)式后跟有非法字符
#define CHAR_AFTER_RIGHT  1           //右括號后連接非法字符
#define LEFT_AFTER_NUM    2           //數(shù)字后非法直接連接左括號
#define INVALID_CHAR_IN   3           //表達(dá)式中含有非法字符
#define NO_RIGHT          4           //缺少右括號
#define EMPTY_BRACKET     5           //括號內(nèi)無表達(dá)式
#define UNEXPECTED_END    6           //預(yù)期外的算術(shù)表達(dá)式結(jié)束

using namespace std;

const string ErrCodeStr[]=                   //表達(dá)式出錯信息
{
 "表達(dá)式后跟有非法字符！",
 "右括號后連接非法字符！",
 "數(shù)字后非法直接連接左括號！",
 "表達(dá)式中含有非法字符！",
 "缺少右括號！",
 "括號內(nèi)無表達(dá)式或表達(dá)式不完整！",
 "表達(dá)式非法結(jié)束或表達(dá)式不完整！"
};

static char expr[EXP_LEN];                 //算術(shù)表達(dá)式輸入字符緩沖區(qū)
static int pos;                            //字符指示器標(biāo)志：用來保存正在分析的字符的位置
static jmp_buf errjb;                      //出錯跳轉(zhuǎn)緩沖器

//********以下是函數(shù)聲明*********

int E_AddSub(); //產(chǎn)生式"E -> T+E | T-E | T"的函數(shù)，用來分析加減算術(shù)表達(dá)式。

int T_MulDiv(); //產(chǎn)生式"T -> F*T | F/T | F"的函數(shù)，用來分析乘除算術(shù)表達(dá)式。

int F_Number();//產(chǎn)生式"F -> i | (E)"的函數(shù)，用來分析數(shù)字和括號內(nèi)的表達(dá)式。

void Error(int ErrCode);//出錯處理函數(shù)，可以指出錯誤位置，出錯信息。


//主
int main()
{
 int ans;                                       //保存算術(shù)表達(dá)式的計算結(jié)果
 bool quit=false;                               //是否退出計算

 do
 {
  //在此設(shè)定一個跳轉(zhuǎn)目標(biāo)，如果本程序的其他函數(shù)調(diào)用longjmp，
  //執(zhí)行指令就跳轉(zhuǎn)到這里，從這里繼續(xù)執(zhí)行。
  if(setjmp(errjb)==0)                       //如果沒有錯誤
  {
   pos=0;               //初始化字符指示器為0，即指向輸入字符串的第一個字符。

   cout<<"請輸入一個算術(shù)表達(dá)式（輸入“Q”或“q”退出）："<<endl;
   cin>>expr;                                //輸入表達(dá)式，填充表達(dá)式字符緩沖區(qū)。

   if(expr[0]=='q'||expr[0]=='Q')
                                                  //檢查第一個字符，是否退出？
    quit=true;

   else
   {
    //調(diào)用推導(dǎo)式"E -> T+E | T-E | T"的函數(shù)，
    //從起始符號"E"開始推導(dǎo)。
    ans=E_AddSub();

    //此時，程序認(rèn)為對表達(dá)式的語法分析已經(jīng)完畢，下面判斷出錯的原因：

    //如果表達(dá)式中的某個右括號后直接跟著數(shù)字或其他字符，
    //則報錯，因為數(shù)字i不屬于FOLLOW(）)集。
    if(expr[pos-1]==')'&&expr[pos]!='\0')
     Error(CHAR_AFTER_RIGHT);

    //如果表達(dá)式中的某個數(shù)字或右括號后直接跟著左括號，
    //則報錯，因為左括號不屬于FOLLOW(E)集。
    if(expr[pos]=='(')
     Error(LEFT_AFTER_NUM);

    //如果結(jié)尾有其他非法字符
    if(expr[pos]!='\0')
     Error(INVALID_CHAR_TAIL);
    
    cout<<"計算得出表達(dá)式的值為："<<ans<<endl;
   }
  }
  else
  {
   //setjmp(errjb)!=0的情況：
   cout<<"請重新輸入!"<<endl;
  }
 }
 while(!quit);

 return 0;
}

//產(chǎn)生式"E -> T+E | T-E | T"的函數(shù)，用來分析加減算術(shù)表達(dá)式。
//返回計算結(jié)果
int E_AddSub()
{
 int rtn=T_MulDiv();              //計算加減算術(shù)表達(dá)式的左元

 while(expr[pos]=='+'||expr[pos]=='-')
 {
  int op=expr[pos++];          //取字符緩沖區(qū)中當(dāng)前位置的符號到op
  int opr2=T_MulDiv();          //計算加減算術(shù)表達(dá)式的右元

  //計算求值
  if(op=='+')                        //如果是"+"號
   rtn+=opr2;                      //則用加法計算
  else                                //否則（是"-"號）
   rtn-=opr2;                       //用減法計算
 }
 return rtn;
}

//推導(dǎo)式"T -> F*T | F/T | F"的函數(shù)，用來分析乘除算術(shù)表達(dá)式。
//返回計算結(jié)果
int T_MulDiv()
{
 int rtn=F_Number();          //計算乘除算術(shù)表達(dá)式的左元

 while(expr[pos]=='*'||expr[pos]=='/')
 {
  int op=expr[pos++];        //取字符緩沖區(qū)中當(dāng)前位置的符號到op
  int opr2=F_Number();      //計算乘除算術(shù)表達(dá)式的右元

  //計算求值
  if(op=='*')                       //如果是"*"號
   rtn*=opr2;                     //則用乘法計算
  else                              //否則（是"\"號）
   rtn/=opr2;                     //用除法計算
 }
 return rtn;
}

//產(chǎn)生式"F -> i | (E)"的函數(shù)，用來分析數(shù)字和括號內(nèi)的表達(dá)式。
int F_Number()
{
 int rtn;                            //聲明存儲返回值的變量

 //用產(chǎn)生式F->(E)推導(dǎo)：
 if(expr[pos]=='(')              //如果字符緩沖區(qū)當(dāng)前位置的符號是"("
 {
  pos++;                         //則指示器加一指向下一個符號
  rtn=E_AddSub();           //調(diào)用產(chǎn)生式"E -> T+E | T-E | T"的分析函數(shù)
  
  if(expr[pos++]!=')')         //如果沒有與"("匹配的")"
   Error(NO_RIGHT);        //則產(chǎn)生錯誤

  return rtn;
 } 


 if(isdigit(expr[pos]))        //如果字符緩沖區(qū)中當(dāng)前位置的字符為數(shù)字
 {
  //則用產(chǎn)生式F -> i推導(dǎo)
  //把字符緩沖區(qū)中當(dāng)前位置的字符串轉(zhuǎn)換為整數(shù)
  rtn=atoi(expr+pos);
  //改變指示器的值，跳過字符緩沖區(qū)的數(shù)字部分，找到下一個輸入字符。
  while(isdigit(expr[pos]))
   pos++;
 }
 else                                      //如果不是數(shù)字則產(chǎn)生相應(yīng)的錯誤
 {
  if(expr[pos]==')')                    //如果發(fā)現(xiàn)一個")"
   Error(EMPTY_BRACKET);    //則是括號是空的，即括號內(nèi)無算術(shù)表達(dá)式。
  else if(expr[pos]=='\0')           //如果此時輸入串結(jié)束
   Error(UNEXPECTED_END);  //則算術(shù)表達(dá)式非法結(jié)束
  else
   Error(INVALID_CHAR_IN);    //否則輸入字符串中含有非法字符
 }

 return rtn;
}

//出錯處理函數(shù)，輸入錯誤代碼，可以指出錯誤位置，出錯信息。
void Error(int ErrCode)
{
 cout<<'\r';                       //換行
 while(pos--)
  cout<<' ';                      //打印空格，把指示錯誤的"^"移到輸入字符串的出錯位置
 cout<<"^ 語法錯誤 ！！！  "
  <<ErrCodeStr[ErrCode] //輸出錯誤信息
  <<endl<<'\a';

 longjmp(errjb,1);            //跳轉(zhuǎn)到main()函數(shù)中的setjmp調(diào)用處，并設(shè)置setjmp(errjb)的返回值為1
}