ダメな感じの計算機 - 初学者の箸置

PPPUC++の６章本文メモが事故にてぶっ消えてしまった。かなしーです。
＃地球のみんな、オラに元気をわけてくれ！

と、後ろばかり見てても仕方が無いので、６章ででてくる計算機を、読む前に自分で書いてみたのをのせるよー
https://github.com/tkuro11/calc--

方針

とりあえずversion から少しずつアップする.

最初バージョン

とりあえず、素直に愚直に作ると掛け算割り算の優先順位が守れない、ということですね。そこだけは初版でもなんとかしたい。かっこ悪いので。
普通にやるとスタック必要です。しかし、よーく考えてみると括弧さえ対応しなければ at most 1段でしかないことに気がつきます。
要するに、メモリつき電卓で、答メモリ(M)を用意して、

足し引き算のときはメモリ(M)に足しこむ
掛け割り算が来たら、メモリ(M)には入れずに表示部(D)で計算してしまう
- で、また足し引き算が来たら、今の表示部の値を足しこんでから、次の数字を足しこむ

てな感じ。これはクラスで具象化ですね。下記、double acc をメモリ(M), double prevを表示部(D)、と思ってください。名前かえとけば良かった

class Calc {
    double acc;
    double prev;        // スタックの代わり
public:
    Calc() {Calc(0); }
    Calc (double init) : acc(0), prev(init) { }

    double result() { return acc+prev; }

    void clear() { acc = prev = 0; }          //ごわさんでー
    void set(double v) { acc = 0; prev = v; } //ねがいましてはー

    void add(double v) { acc += prev; prev = v; }
    void sub(double v) { acc += prev; prev = -v; }
    void mul(double v) { prev *= v; }
    void div(double v) { prev /= v; }
};

あとはこんな感じで入力にあわせて~~ボタンを押す~~メソッドを呼び出すだけ

double calculate(stream& ss)
{
    double v = nextval(ss);

    Calc c(v);      // 計算機登場

    while (!ss.eof()) {
        char op;
        ss >> op;
        if (ss.eof()) break;
        v = nextval(ss);

        switch (op) {
            case '+': c.add(v); break;
            case '-': c.sub(v); break;
            case '*': c.mul(v); break;
            case '/': c.div(v); break;
            default:  throw runtime_error("no such operator");
        }
    }
    return c.result();
}

どや

Expression: 1+1*3
Result: 4
Expression: (1+1)*3
!!syntax error

いけてるぽいです。まだ括弧は実装してないので吹っ飛びました。

括弧

括弧ねえ。スタック無いと無理よね。って実は再帰呼び出しって要するにスタックよね、といういかにもわざとらしい演繹からそうやって実装してみます。

% git checkout recursive

イメージとしては '(' に出くわすたびに新しい Calc（電卓）を持ってきて ')'が終わるまで計算する。その結果をさっきまで使ってた電卓に戻す、という感じ。なんというブルジョア。お陰で変更は少ない。

diff --git a/calc.cpp b/calc.cpp
index 013496d..cabcaf4 100644
--- a/calc.cpp
+++ b/calc.cpp
@@ -28,7 +28,13 @@ double nextval(stream& ss)
 {
        double ret;
        ss >> ret;
-   if (!ss) throw runtime_error("syntax error");
+ if (!ss) {
+         ss.clear();
+         if (ss.get() == '(') {
+                 double calculate(stringstream& ss);
+                 ret = calculate(ss);
+         } else throw runtime_error("syntax error");
+ }
        return ret;
 }

@@ -42,6 +48,8 @@ double calculate(stream& ss)
                char op;
                ss >> op;
                if (ss.eof()) break;
+         if (op == ')') return c.result();
+
                v = nextval(ss);

                switch (op) {

あとはエラー処理

PPPUC++においての定義。当たり前といえば当たり前なんだけど、

ここでのエラーフリーという概念での仮定は以下の通り

全ての正規の入力に期待される結果を返すべき

全ての不正な入力にエラーを返すべき

とのこと。まだ括弧のエラーが抜けてやがった。というわけでエラールーチンを追加。結局、括弧が合わない、というのはさっきの電卓メタファでは

最初の電卓じゃないのに　式が終わった！
最初の電卓なのに　')'が来た！

のどちらか。したがってどうやっても「最初の計算機」であることを知らなければいけない。のでデフォルト引数で逃げた。
ちときたなくなった・・・

-double calculate(stream& ss)
+double calculate(stream& ss, bool nested= false)
 {
        double v = nextval(ss);

@@ -48,7 +47,8 @@ double calculate(stream& ss)
                char op;
                ss >> op;
                if (ss.eof()) break;
-           if (op == ')') return c.result();
+         if (op == ')') if (nested) return c.result();
+        else throw runtime_error("unbalanced parenthesis");

                v = nextval(ss);

@@ -60,6 +60,7 @@ double calculate(stream& ss)
                        default:  throw runtime_error("no such operator");
                }
        }
+    if (nested) throw runtime_error("unbalanced parenthesis");
        return c.result();
 }

まあいっか。

結論

本来ならちゃんとpush/downするかパースツリーるのが正解なんだろうけれども、ちょっとひねくれてみました。のココロ。
本書を見るとトークンクラスをこさえてるっぽい。すばらしい。一見回り道に見えても、より高度な抽象レベルでモノを見ると、変更がどんどん簡単になるのだよなーと、具体的な電卓モデルをこさえながら、こりゃだめだの今日の夕日。