Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание - Бьёрн Страуструп

а не иначе?”, или “Что же она делает?” Введите число 2 и символ перехода на новую строку. Ответа вы не получите! Введите символ перехода на новую строку еще раз, чтобы убедиться, что компьютер не завис. Ответа по-прежнему нет. Введите число 3 и символ перехода на новую строку. Ответа нет! Введите число 4 и символ перехода на новую строку. Ответ равен 2! Теперь экран выглядит так:

2

3

4

2

Введем выражение 5+6. Ответ равен 5, а экран выглядит так:

2

3

4

2

5+6

5

Несмотря на свой опыт, скорее всего, вы будете сильно озадачены. Даже опытный программист будет озадачен таким поведением программы. Что происходит? В этот момент попробуйте выйти из программы. Как это сделать? Мы “забыли” указать в программе команду выхода, но прекращение работы может спровоцировать ошибка, поэтому введите символ х, и программа в ответ выведет на экран фразу Неправильная лексема и закончит работу. Наконец-то хоть что-то работает, как запланировано!

 Однако мы забыли провести различие между вводом и выводом на экран. Прежде чем перейти к решению основной задачи, давайте исправим вывод, чтобы экран лучше отражал то, что мы делаем. Добавим символ =, чтобы отметить результат.

while (cin) cout << "= " << expression() << 'n'; // версия 1

Теперь введем ту же самую последовательность символов, что и раньше. На экране появится следующее:

2

3

4

= 2

5+6

= 5

x

Неправильная лексема

Странно! Попробуйте понять, почему программа делает это. Мы попробовали еще несколько примеров. Только посмотрите на эту головоломку!

• Почему программа реагирует после ввода символов 2 и 3 и ввода символа перехода на новую строку?

• Почему после ввода числа 4 программа выводит на экран число 2, а не 4?

• Почему при вычислении выражения 5+6 программа выводит число 5, а не 11?

Существует множество способов получить такие загадочные результаты. Некоторые из них мы проверим в следующей главе, а пока просто подумаем. Может ли программа руководствоваться неверной арифметикой? Это крайне маловероятно: значение 4 не может быть равным 2, а 5+6 равно 11, а не 5. Попробуем разобраться, что происходит, когда мы вводим символы 1 2 3 4+5 6+7 8+9 10 11 12 и символ перехода на новую строку.

1 2 3 4+5 6+7 8+9 10 11 12

= 1

= 4

= 6

= 8

= 10

Что? Ни 2, ни 3. Почему число 4 в выводе есть, а числа 9 нет (т.е. 4+5)? Почему среди результатов есть число 6 и нет числа 13 (т.е. 6+7)?

Хорошенько подумайте: программа выводит каждую третью лексему! Может быть, программа “съедает” часть входной информации без вычислений? Похоже на это. Проанализируем функцию expression().

double expression()

{

  double left = term();  // считываем и вычисляем Терм

  Token t = get_token(); // получаем следующую лексему

  while(true) {

    switch(t.kind) {

    case '+':

      left += term();    // вычисляем и добавляем Term

      t = get_token();

      break;

    case '–':

      left –= term();    // вычисляем и вычитаем Терм

      t = get_token();

      break;

    default:

      return left;       // финал: символов + и – нет;

                         // возвращаем ответ

    }

  }

}

Если объект класса Token, возвращаемый функцией get_token(), не равен '+' или '–', выполняем оператор return. Мы не используем этот объект и не храним его в памяти для использования в других функциях. Это не умно. Отбрасывание входной информации без анализа недальновидно. Беглый анализ показывает, что функции term() присущ такой же недостаток. Это объясняет, почему наш калькулятор “съедает” по две лексемы после одной использованной.

Модифицируем функцию expression() так, чтобы она не “съедала” лексемы. Куда поместить следующую лексему (t), если программа никак не использует ее? Можно рассмотреть много сложных схем, но давайте просто перейдем к очевидному ответу (его очевидность станет ясной позднее): поскольку лексема будет использована другой функцией, которая будет считывать ее из потока ввода, давайте вернем лексему обратно в поток ввода, чтобы ее могла считать другая функция! Действительно, мы можем вернуть символ обратно в поток ввода, но это не совсем то, что мы хотим. Мы хотим работать с лексемами, а не возиться с символами. Итак, хотелось бы, чтобы поток ввода работал с лексемам, а мы имели бы возможность записывать в него уже считанные лексемы.

Предположим, в нашем распоряжении есть поток лексем — “Token_stream” — с именем ts. Допустим также, что поток Token_stream имеет функцию-член get(), возвращающую следующую лексему, и функцию-член putback(t), возвращающую лексему t обратно в поток.

Мы реализуем класс Token_stream в разделе 6.8, как только увидим, как его следует использовать. Имея поток Token_stream, можем переписать функцию expression() так, чтобы она записывала неиспользованную лексему обратно в поток Token_stream.

double expression()

{

  double left = term(); // считываем и вычисляем Терм

  Token t = ts.get();   // получаем следующую лексему

                        // из потока лексем

  while(true) {

    switch(t.kind) {

    case '+':

      left += term();   // вычисляем и добавляем Терм

      t = ts.get();

      break;

    case '–':

      left –= term();   // вычисляем и вычитаем Терм

      t = ts.get();

      break;

    default:

      ts.putback(t);    // помещаем объект t обратно

                        // в поток лексем

      return left;      // финал: символов + и – нет;

                        // возвращаем ответ

    }

  }

}

Кроме того, такие же изменения следует внести в функцию