仿查询分析器的C#计算器——5.计算求值

代码下载：https://files.cnblogs.com/conexpress/ConExpress_MyCalculator.rar

前面几篇文章介绍了各种分析过程，本篇作为完结篇，介绍如何调用之前实现的代码，如何实现多行表达式或者选择部分表达式进行运算，以及如何定位错误。

本程序可以不需要UI界面，独立成一个模块。如果表达式分析与计算功能打包成一个dll，那入口只有一个，SyntaxAnalyse类。new一个SyntaxAnalyse类之后，调用其中的Analyse方法，将要计算的运算表达式作为参数传递进去，返回一个顶级TokenRecord对象，再根据返回的TokenRecord对象的值类型取得结果，整个计算过程就完成了，使用起来非常方便。

    /// <summary>
    /// 表达式分析计算类，功能入口
    /// </summary>
    /// <remarks>Author:Alex Leo</remarks>
    public class SyntaxAnalyse
    {
        /// <summary>
        /// 构造函数
        /// </summary>
        /// <remarks>Author:Alex Leo; Date:2007-8-2</remarks>
        public SyntaxAnalyse()
        { }

        /// <summary>
        /// 分析语句并返回记号记录对象
        /// </summary>
        /// <param name="Code">运算表达式</param>
        /// <returns>顶级TokenRecord对象</returns>
        public TokenRecord Analyse(string Code)
        {
            if (Code.Trim().Equals(string.Empty))
            {
                return new TokenValue(0,1);
            }

            List<TokenRecord> ListToken = new List<TokenRecord>();//TokenRecord列表

            int intIndex = 0;
            TokenFactory.LexicalAnalysis(ListToken, Code, ref intIndex);//词法分析，将代码转换为TokenRecord列表

            //语法树分析，将Token列表按优先级转换为树
            TokenRecord TokenTop = SyntaxTreeAnalyse.SyntaxTreeGetTopTokenAnalyse(ListToken, 0, ListToken.Count - 1);
            TokenTop.Execute();
            return TokenTop;
        }
   }

从代码中可以看出，首先是词法分析，得到一个记号对象列表List<TokenRecord>，然后进行语法分析，调用SyntaxTreeAnalyse的SnytaxTreeGetTopTokenAnalyse方法，分析出顶级记号对象，这样一棵树就出来了。接下来执行顶级节点的Execute方法，该方法中首先会执行下级节点的Execute方法，然后再针对下级节点的值执行自身的运算。所有的TokenRecord都是这样的模式，逐级递归调用，最后得到计算结果。TokenRecord基类中包含一个object类型的Value属性和一个Type类型的TokenValueType属性，通过这两个属性可以得到具体的值及其类型，然后做下一步处理。因为这里不只能执行数学运算，还能做字符串和逻辑值运算，所以必须通过TokenValueType来确定值的类型。如果只需要实现数学运算，程序会简单一些。

窗体的调用也很简单，并没有设计漂亮的外观和高级设置等。主要的代码是“计算”按钮的Click事件处理方法，代码如下：

        /// <summary>
        /// 点击“计算”按钮
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void btnExecute_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            if (this.rtbInput.Text.Trim().Replace("\n", "").Length == 0)
            {
                this.rtbOutput.Text = "输入的表达式不能为空，请重新输入。";
            }
            else
            {
                string strSource;
                int intTotalIndex = 0;
                this.rtbOutput.Text = "";
                string[] strLines;
                this.trvSyntaxTree.Nodes.Clear();//清空语法树

                if (this.rtbInput.SelectedText.Trim().Length == 0)//获取选中的代码，如果未选中，则执行全部
                {
                    strSource = this.rtbInput.Text;
                }
                else
                {
                    strSource = this.rtbInput.SelectedText;
                    intTotalIndex = this.rtbInput.SelectionStart;
                }

                if (this.chkAllowMultiLine.Checked)//判断是按多行执行还是单行执行
                {
                    strLines = strSource.Split(new char[] { '\n' });//多行则用换行符分割成多行
                }
                else
                {
                    strLines = new string[] { strSource.Replace("\n", "") };//单行则移除换行符成一行
                }

                foreach (string Line in strLines)
                {
                    if (Line.Trim().Length != 0)//避免中间出现空行
                    {
                        try
                        {
                            TokenRecord TokenTop = myAnalyse.Analyse(Line);//计算表达式
                            this.rtbOutput.Text += TokenTop.GetValueString() + "\n";//显示计算结果
                            this.LoadSyntaxTree(TokenTop);//加载语法树到TreeView控件
                        }
                        catch (Exception ex)
                        {
                            this.rtbOutput.Text += "发生错误\n" + ex.Message + "\n";//显示错误信息
                            if (ex is SyntaxException)//如果是语法错误，则选中错误的代码
                            {
                                SyntaxException myException = (SyntaxException)ex;
                                this.ActiveControl = this.rtbInput;//设置输入框为激活控件
                                this.rtbInput.Select(myException.Index + intTotalIndex, myException.Length);//定位发生错误的字符串
                            }
                            return;
                        }//try
                    }//if
                    intTotalIndex += Line.Length + 1;
                }//foreach
            }//else
        }//btnExecute_Click

代码中包含详细的注释，这里做简要说明。未选中输入框中的文本则执行全部代码，否则执行选中部分的代码。将要执行的代码根据是否计算多行进行分解，存放在一个字符串数组中。然后对表达式数组循环计算。如此实现了选择部分表达式计算以及多行表达式计算。另外如何实现错误定位，则是通过捕获错误。程序中定义了一个Exception类，但进行词法分析和语法分析的时候，如果发生错误，则会抛出该异常。通过该异常类中的错误序号以及长度，就可以选中输入框中的错误部分。但是这里只能选中第一次发生的错误，不能像VS.NET的IDE一样捕获所有错误。Exception类的定义如下：

    /// <summary>
    /// 语法错误类，用于发生错误时提示用户并选中错误的操作符
    /// </summary>
    /// <remarks>Author:Alex Leo; Date:2008-5-21;</remarks>
    public class SyntaxException : Exception
    {
        private int m_Index;
        /// <summary>
        /// 错误列号
        /// </summary>
        /// <remarks>Author:Alex Leo; Date:2008-5-21;</remarks>
        public int Index
        {
            get { return m_Index; }
        }

        private int m_Length;
        /// <summary>
        /// 错误操作符长度
        /// </summary>
        /// <remarks>Author:Alex Leo; Date:2008-5-21;</remarks>
        public int Length
        {
            get { return m_Length; }
        }

        private string m_Message;
        /// <summary>
        /// 错误信息
        /// </summary>
        public override string Message
        {
            get { return m_Message; }
        }

        /// <summary>
        /// 构造函数
        /// </summary>
        /// <param name="Index">错误处的列号（用于错误时确定错误操作符起始位置）</param>
        /// <param name="Length">错误操作符长度（用于错误时选择错误操作符的长度）</param>
        /// <param name="ErrorInformation">错误信息</param>
        public SyntaxException(int Index, int Length, string ErrorInformation)
        {
            this.m_Index = Index;
            this.m_Length = Length;
            this.m_Message = ErrorInformation;
        }
    }

单行多行切换只需要设置窗体的AcceptButton属性为“计算按钮”即可，这样在单行状态下，用户回车就相当于点击“计算按钮”。而按“F5”键执行计算则是通过检测输入框的KeyUp事件，当释放“F5”键时用代码去执行“计算”按钮的Click操作实现计算。

另外这里有一个语法树分析，是为了显示语法树的结构，用更直观的方法来验证分析是否正确。树节点的文本是调用TokenRecord的ToString方法得到的，如果需要显示为其他信息，也可以自行修改。

到这里本系列文章就结束了，其中包含了一些编程的技巧，希望对看了本系列文章的各位有帮助。


代码下载：https://files.cnblogs.com/conexpress/ConExpress_MyCalculator.rar