[C++][第4篇]具体用例 设置断点 调试代码

调试

使用 visual studio 2017（免费工具）

https://www.visualstudio.com/zh-hans/downloads/

设置断点

https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/5557y8b4.aspx

• 设置断点的时候

  
  
  

  设置断点

• 调试的过程中

  
  
  

  调试

我使用的用例

[用例1]
实际输入       1-2-3;
预期输出       =-4
期待的BUG      =2
BUG产生的原因       1- (2-3);  错误的优先级

[用例2]
1+2*3;
=7
想看一下 乘法 *  的 优先级 是否高于 加法+

[用例3]
1.1 *(2+3);
=5.5
想看一下 括号 是否改变了优先级

具体的数据如何在代码之间流淌（函数先后调用关系）

• 我一开始最困惑的就是一点“计算到底是怎么开始的？”以1-2-3; 作为实际的用例，这里期待的正确输出应该是满足从左到右运算优先顺序的= -4；
• 在这个具体的例子里面，函数的调用关系和语句的执行顺序大概是下面这样的

1-2-3；

调用函数 main()  
  执行 
  Token t = ts.get();
调用函数 Token_stream::get()
  得到 
  t = |'8'| 1 |

回到函数 main()  
  执行 
  ts.putback(t);
  状态 
    buffer = t;
    full = true; 
  执行
  val = expression();

调用函数expression()
执行
double left = term();

调用函数 term()
执行
double left = primary();

调用函数 primary()
执行
Token t = ts.get();
由于这时候 buffer 是满的，
所以直接会从 buffer 里面取出存着数字 1 的Token对象，
故而返回double类型 1

并且依次返回给
term() 
expression()

回到 expression()
执行
Token t = ts.get();

计算由此就彻底开始了

自己实现过程中的BUG总结

primary() 只处理一次

Primary:
  Number
  "(" Expression ")" 

• 我本来以为primary()也是放在while(true){}里面
• 这说明这时候要面对的已经是3.14 或者 (3.14)这样的整体了，只需要处理一次；

expression() 要面对1+2+3+4+5+6; 所以需要while(true){}

Expression:
  Term
  Expression "+" Term 
  Expression "–" Term

term() 要面对1*2*3*4*5*6;所以也需要while(true){}

Term:
  Primary
  Term "*" Primary 
  Term "/" Primary 
  Term "%" Primary 

• 无论是3.14还是1 2 3 4 5 6 都是表示一个右值;
  右值是一个可以被放到赋值号 = 右边的值;

所有的switch语句我都没有加break

• 一是不熟悉switch的语法
• 二是完全把switch当成if语句来用了

缓存区使用之后要设置标识符为true

void Token_stream::putback(Token t) {
    buffer = t;
    isfull = true;
}

1 + 2 * 3; 的运算优先级到底是如何保证的？

• main() 使用ts.get()率先获得了存着 数值1 的Token；
• 计算的入口是expression()， 该函数处理+ - 运算，意味着 + 号 会作为本层（这个函数）中的switch语句的判断条件在函数调用进入下一层之前就被使用掉，造成的结果就是当函数返回时要做一个left+=term()的计算；
• 从term() 进入下一层计算term 也有自己的left，这时候term得到了 数值2，紧接着，term并不急着返回数值2，而是看看数值2之后是否跟着term可以处理的运算，也就是* /运算，term利用自己的ts.get语句发现2之后有一个乘法，于是开始进入自己的循环，着手*乘法的处理，课件对于标题里的表达式来说，乘法的入口是在 数值2 ：
• • 有一些使用栈的表达式计算算法（可以参考我之前的博客 点这里），面对标题里的表达式，会先处理成1 2 3 + * 的后缀形式，然后不断把元素和运算符弹出弹栈来计算，这种实现乘法的入口其实是在 数值3；
• 回到term这里，在处理好2*3并且成功得到6之后，term继续读取Token，马上遇到了标识运算结束的符号，分号，于是利用ts.putback()将分号放回到全局变量ts之中，并且返回了运算结果6；
• 递归调用返回到expression，会得到 left+= 6，最后算出正确答案，并返回；
• 对于上面这个看似复杂的过程，其实可以总结成， 加减号下不去，乘除号回不来;

使用文法设计了乘除优先级 > 加减优先级的运算规则，在实际代码编写过程中，将expression作为计算的入口保证了在函数递归调用返回的时候，运算会先遇到乘除，最后遇到加减；

1+2-3；揭示了term() ts.putback()的双重作用

 default: 
            ts.putback(t);     // put t back into the token stream
            return left;
        }

• putback 语句有一个显而易见的作用，就是在读到分号 ; 的时候，表示自己无法处理，返回给全局变量，用以最终结束计算；
• 然而，term函数中的putback有第二个重要作用，那就是putback(+) 以及 putback(-)，本质就是putback(除了* / 以外全都不能处理的符号) ;
• 事实上，与上方的例子相同，数值2同样是被term获取的，并且term也获取到了2之后的运算符，一个负号，这时候就出现了与上方的用例相反的情况，term是无法处理负号的，而我们都知道expression才可以处理负号，因此需要“把负号交还给expression”，但是term又如何知道谁是expression以及怎么返回，term只是一个函数而已，函数自己怎么能知道谁调用了自己；
• 幸运的是，程序知道，程序知道谁调用了谁，栈知道怎么返回，栈知道这时候返回的东西会交给expression的，因此当term执行了return left之后，term拿到的数值2就被返回给expression了，那么负号怎么办，这可是接下来重要的运算符啊！
• 搞了一个大动作， ts.putback(t); 还给了全局变量 ts，不用怀疑，这个负号一定会保存在ts的buffer里面去；
• 很好，这时候烫手山芋数值2 回到了expression，但是数值2 首先要面对是自己作为term的返回值参与的left+=term，也就是left += 2，这时候expression里面的left 是1，所以会先进行1+2的运算，left变成3；
• 至于保存在ts 缓冲区buffer里面的那个负号，可别忘了+= 运算之后的， t = ts.get();

 while(true) {    
        switch(t.kind) {
        case '+':
            left += term();    // 计算一个 Term 并且 相加
            t = ts.get();
            break;
  ........
}

• 这时候， t = ts.get();本质就是从缓冲区里面拿到的负号，并成功进入while的循环，下一个要计算的是left -= term了；
• 于是，我们继续跟踪数据，实际上， term 再一次拿到了数值3，但是这次term又拿到了之后的分号，也是只能把数值3老老实实地返回给expression，把分号还给全局的ts；
• 这时候，终于好了，3 -= 3，也就是3 - 3 嘛，答案是0，又遇到了分号，输出答案；

term 里面的 ts.putback(t); 本质上putback的就是term自己无法处理的任意字符，更具体地说是，优先级低于自己本层的运算符以及结束运算符（这里不考虑无效输入），同时，expression的入口身份，意味着expression里面的 ts.putback(t);本质上只能putback结束符，因为没有比它优先级更低的运算符了。

两个用例的区别与联系

• 全局变量 ts 的缓冲区，仅在main函数执行后，存储过一次 数值类型的Token；
• 计算从入口expression 开始之初就从缓冲区取回了数值，此后的计算，缓冲区要么存着某个函数无法处理的运算符、要么存着标识计算结束的分号；
• 计算的过程中，数值 本质上并不以Token的形式传递，而是以函数的return与调用传递，即以自己的本身的double类型值进行传递；

基于文法的简单算术表达式计算器 系列索引

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