chiark / gitweb /
Work in progress, recovered from old crybaby.
[sod] / src / parser / proto-parser.lisp
1 ;;; -*-lisp-*-
2 ;;;
3 ;;; Protocol for parsing.
4 ;;;
5 ;;; (c) 2009 Straylight/Edgeware
6 ;;;
7
8 ;;;----- Licensing notice ---------------------------------------------------
9 ;;;
10 ;;; This file is part of the Sensble Object Design, an object system for C.
11 ;;;
12 ;;; SOD is free software; you can redistribute it and/or modify
13 ;;; it under the terms of the GNU General Public License as published by
14 ;;; the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
15 ;;; (at your option) any later version.
16 ;;;
17 ;;; SOD is distributed in the hope that it will be useful,
18 ;;; but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
19 ;;; MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
20 ;;; GNU General Public License for more details.
21 ;;;
22 ;;; You should have received a copy of the GNU General Public License
23 ;;; along with SOD; if not, write to the Free Software Foundation,
24 ;;; Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA.
25
26 ;;;--------------------------------------------------------------------------
27 ;;; Parser protocol discussion.
28 ;;;
29 ;;; Other languages, notably Haskell and ML, have `parser combinator
30 ;;; libraries', which allow one to construct recursive descent parsers using
31 ;;; approximately pleasant syntax.  While attempts have been made to
32 ;;; introduce the benefits of these libraries to Lisp, they've not been
33 ;;; altogether successful; this seems due to Lisp's lack of features such as
34 ;;; pattern matching, currying and lazy evaluation.  Rather than fight with
35 ;;; Lisp's weaknesses, this library plays to its strength, making heavy use
36 ;;; of macros.  Effectively, the `combinators' we build here are /compile-
37 ;;; time/ combinators, not run-time ones.
38 ;;;
39 ;;; A `parser' is simply an expression which returns three values.
40 ;;;
41 ;;;   * If the second value is nil, then the parser is said to have /failed/,
42 ;;;     and the first value is a list describing the things that the parser
43 ;;;     expected to find but didn't.  (The precise details of the list items
44 ;;;     are important to error-reporting functions, but not to the low-level
45 ;;;     machinery, and are left up to higher-level protocols to nail down
46 ;;;     harder.)
47 ;;;
48 ;;;   * If the second value is not nil, then the parser is said to have
49 ;;;     /succeeded/, and the first value is its /result/.
50 ;;;
51 ;;;   * The third value indicates whether the parser consumed any of its
52 ;;;     input.  Parsers don't backtrack implicitly (to avoid space leaks and
53 ;;;     bad performance), so the `consumedp' return value is used to decide
54 ;;;     whether the parser has `committed' to a particular branch.  If the
55 ;;;     parser context supports place-capture (many do) then `peek' can be
56 ;;;     used to suppress consumption of input in the case of parser failure.
57 ;;;
58 ;;; The functions and macros here are simply ways of gluing together
59 ;;; expressions which obey this protocol.
60 ;;;
61 ;;; The main contribution of this file is a macro `with-parser-context' which
62 ;;; embeds a parsing-specific S-expressions language entered using the new
63 ;;; macro `parse'.  The behaviour of this macro is controlled by a pair of
64 ;;; compile-time generic functions `expand-parser-spec' and
65 ;;; `expand-parser-form'.  As well as the parser expression they're meant to
66 ;;; process, these functions dispatch on a `context' argument, which is
67 ;;; intended to help `leaf' parsers find the terminal symbols which they're
68 ;;; meant to process.
69 ;;;
70 ;;; Note that the context is a compile-time object, constructed by the
71 ;;; `parse' macro expansion function, though the idea is that it will contain
72 ;;; the name or names of variables holding the run-time parser state (which
73 ;;; will typically be a lexical analyser or an input stream or suchlike).
74
75 (cl:in-package #:sod-parser)
76
77 ;;;--------------------------------------------------------------------------
78 ;;; Utilities.
79
80 (defun combine-parser-failures (failures)
81   "Combine the failure indicators listed in FAILURES.
82
83    (Note that this means that FAILURES is a list of lists.)"
84
85   (reduce (lambda (f ff) (union f ff :test #'equal))
86           failures
87           :initial-value nil))
88
89 ;;;--------------------------------------------------------------------------
90 ;;; Basic protocol.
91
92 (eval-when (:compile-toplevel :load-toplevel :execute)
93
94   (export 'expand-parser-spec)
95   (defgeneric expand-parser-spec (context spec)
96     (:documentation
97      "Expand a parser specifier SPEC in a particular parser CONTEXT.")
98     (:method (context (spec list))
99       (expand-parser-form context (car spec) (cdr spec))))
100
101   (export 'expand-parser-form)
102   (defgeneric expand-parser-form (context head tail)
103     (:documentation
104      "Expand a parser list-form given by HEAD and TAIL, in CONTEXT.")
105     (:method (context head tail)
106       (cons head tail)))
107
108   (export 'wrap-parser)
109   (defgeneric wrap-parser (context form)
110     (:documentation
111      "Enclose FORM in whatever is necessary to make the parser work.")
112     (:method (context form) form)))
113
114 (export 'defparse)
115 (defmacro defparse (name bvl &body body)
116   "Define a new parser form.
117
118    The full syntax is hairier than it looks:
119
120         defparse NAME ( [[ :context (CTX SPEC) ]] . BVL )
121           { FORM }*
122
123    The macro defines a new parser form (NAME ...) which is expanded by the
124    body FORMs. The BVL is a destructuring lambda-list to be applied to the
125    tail of the form.  The body forms are enclosed in a block called NAME.
126
127    Within the FORMs, a function `expand' is available: it takes a parser
128    specifier as its argument and returns its expansion in the parser's
129    context.
130
131    If the :context key is provided, then the parser form is specialized on a
132    particular class of parser contexts SPEC; specialized expanders take
133    priority over less specialized or unspecialized expanders -- so you can
134    use this to override the built-in forms safely if they don't seem to be
135    doing the right thing for you.  Also, the context -- which is probably
136    interesting to you if you've bothered to specialize -- is bound to the
137    variable CTX."
138
139   ;; BUG! misplaces declarations: if you declare the CONTEXT argument
140   ;; `special' it won't be bound properly.  I'm really not at all sure I know
141   ;; how to fix this.
142
143   (with-gensyms (head tail context)
144     (let ((ctxclass t))
145       (loop
146         (unless (and bvl (keywordp (car bvl))) (return))
147         (ecase (pop bvl)
148           (:context (destructuring-bind (name spec) (pop bvl)
149                       (setf ctxclass spec context name)))))
150       (multiple-value-bind (doc decls body) (parse-body body)
151         `(defmethod expand-parser-form
152              ((,context ,ctxclass) (,head (eql ',name)) ,tail)
153            ,@doc
154            (block ,name
155              (destructuring-bind ,bvl ,tail
156                ,@decls
157                ,@body)))))))
158
159 (export '(with-parser-context parse))
160 (defmacro with-parser-context ((class &rest initargs) &body body)
161   "Evaluate BODY with a macro `parse' which expands parser forms.
162
163    Evaluate BODY as an implicit progn.  At compile time, a parser context is
164    constructed by (apply #'make-instance CLASS INITARGS).  The BODY can make
165    use of the macro `parse':
166
167         parse SPEC
168
169    which parses the input in the manner described by SPEC, in the context of
170    the parser context."
171
172   (let ((context (apply #'make-instance class initargs)))
173     (wrap-parser context
174                  `(macrolet ((parse (form)
175                                (expand-parser-spec ',context form)))
176                     ,@body))))
177
178 ;;;--------------------------------------------------------------------------
179 ;;; Common parser context protocol.
180
181 (export 'parser-at-eof-p)
182 (defgeneric parser-at-eof-p (context)
183   (:documentation
184    "Return whether the parser has reached the end of its input.
185
186    Be careful: all of this is happening at macro expansion time."))
187
188 (export 'parser-step)
189 (defgeneric parser-step (context)
190   (:documentation
191    "Advance the parser to the next character.
192
193    Be careful: all of this is happening at macro-expansion time."))
194
195 (defmethod expand-parser-spec (context (spec (eql :eof)))
196   "Tests succeeds if the parser has reached the end of its input.
197
198    The failure indicator is the keyword `:eof'."
199
200   `(if ,(parser-at-eof-p context)
201        (values :eof t nil)
202        (values '(:eof) nil nil)))
203
204 ;;;--------------------------------------------------------------------------
205 ;;; Useful macros for dealing with parsers.
206
207 (export 'it)
208 (export 'if-parse)
209 (defmacro if-parse ((&key (result 'it) expected (consumedp (gensym "CP")))
210                     parser consequent &optional (alternative nil altp))
211   "Conditional parsing construction.
212
213    If PARSER succeeds, then evaluate CONSEQUENT with RESULT bound to the
214    result; otherwise evaluate ALTERNATIVE with EXPECTED bound to the
215    expected-item list.  If ALTERNATIVE is omitted, then propagate the failure
216    following the parser protocol."
217
218   (with-gensyms (value win)
219     `(multiple-value-bind (,value ,win ,consumedp) (parse ,parser)
220        (declare (ignorable ,consumedp))
221        (if ,win
222            (let ((,result ,value))
223              (declare (ignorable ,result))
224              ,consequent)
225            ,(cond ((not altp)
226                    `(values ,value nil ,consumedp))
227                   (expected
228                    `(let ((,expected ,value)) ,alternative))
229                   (t
230                    alternative))))))
231
232 (export 'when-parse)
233 (defmacro when-parse ((&optional (result 'it)) parser &body body)
234   "Convenience macro for conditional parsing.
235
236    If PARSER succeeds then evaluate BODY with RESULT bound to the result;
237    otherwise propagate the failure."
238   `(if-parse (:result ,result) ,parser (progn ,@body)))
239
240 (export 'cond-parse)
241 (defmacro cond-parse ((&key (result 'it) expected
242                             (consumedp (gensym "CP")))
243                       &body clauses)
244   "Frightening conditional parsing construct.
245
246    Each of the CLAUSES has the form (PARSER &rest FORMS); the special `fake'
247    parser form `t' may be used to describe a default action.  If the PARSER
248    succeeds then evaluate FORMS in order with RESULT bound to the parser
249    result (if there are no forms, then propagate the success); if the PARSER
250    fails without consuming input, then move onto the next clause.
251
252    If the default clause (if any) is reached, or a parser fails after
253    consuming input, then EXPECTED is bound to a list of failure indicators
254    and the default clause's FORMS are evaluated and with CONSUMEDP bound to a
255    generalized boolean indicating whether any input was consumed.  If there
256    is no default clause, and either some parser fails after consuming input,
257    or all of the parsers fail without consuming, then a failure is reported
258    and the input-consumption indicator is propagated.
259
260    If a parser fails after consuming input, then the failure indicators are
261    whatever that parser reported; if all the parsers fail without consuming
262    then the failure indicators are the union of the indicators reported by
263    the various parsers."
264
265   (with-gensyms (block fail failarg)
266     (labels ((walk (clauses failures)
267                (cond ((null clauses)
268                       (values `(,fail nil (list ,@(reverse failures)))
269                               `(values (combine-parser-failures ,failarg)
270                                        nil
271                                        ,consumedp)))
272                      ((eq (caar clauses) t)
273                       (values `(,fail nil (list ,@(reverse failures)))
274                               `(,@(if expected
275                                       `(let ((,expected
276                                               (combine-parser-failures
277                                                ,failarg))))
278                                       `(progn))
279                                   ,@(cdar clauses))))
280                      (t
281                       (with-gensyms (value win cp)
282                         (multiple-value-bind (inner failbody)
283                             (walk (cdr clauses) (cons value failures))
284                           (values `(multiple-value-bind (,value ,win ,cp)
285                                        (parse ,(caar clauses))
286                                      (when ,win
287                                        (return-from ,block
288                                          (let ((,result ,value)
289                                                (,consumedp ,cp))
290                                            (declare (ignorable ,result
291                                                                ,consumedp))
292                                            ,@(cdar clauses))))
293                                      (when ,cp
294                                        (,fail t (list ,value)))
295                                      ,inner)
296                                   failbody)))))))
297       (multiple-value-bind (inner failbody) (walk clauses nil)
298         `(block ,block
299            (flet ((,fail (,consumedp ,failarg)
300                     (declare (ignorable ,consumedp ,failarg))
301                     ,failbody))
302              ,inner))))))
303
304 (export 'parser)
305 (defmacro parser (bvl &body parser)
306   "Functional abstraction for parsers."
307   (multiple-value-bind (doc decls body) (parse-body parser)
308     `(lambda ,bvl ,@doc ,@decls (parse ,@body))))
309
310 ;;;--------------------------------------------------------------------------
311 ;;; Standard parser forms.
312
313 (export 'label)
314 (defparse label (label parser)
315   "If PARSER fails, use LABEL as the expected outcome.
316
317    The LABEL is only evaluated if necessary."
318   (with-gensyms (value win consumedp)
319     `(multiple-value-bind (,value ,win ,consumedp) (parse ,parser)
320        (if ,win
321            (values ,value ,win ,consumedp)
322            (values (list ,label) nil ,consumedp)))))
323
324 (defparse t (value)
325   "Succeed, without consuming input, with result VALUE."
326   `(values ,value t nil))
327
328 (defparse nil (indicator)
329   "Fail, without consuming input, with indicator VALUE."
330   `(values (list ,indicator) nil nil))
331
332 (defparse when (cond &body parser)
333   "If CONDITION is true, then match PARSER; otherwise fail."
334   `(if ,cond (parse ,@parser) (values nil nil nil)))
335
336 (defmethod expand-parser-spec (context (spec (eql t)))
337   "Always matches without consuming input."
338   '(values t t nil))
339
340 (defmethod expand-parser-spec (context (spec (eql nil)))
341   "Always fails without consuming input.  The failure indicator is `:fail'."
342   '(values '(:fail) nil nil))
343
344 (export 'seq)
345 (defparse seq (binds &body body)
346   "Parse a sequence of heterogeneous items.
347
348    Syntax:
349
350         seq ( { ATOMIC-PARSER-FORM | ([VAR] PARSER-FORM) }* )
351           { FORM }*
352
353    The behaviour is similar to `let*'.  The PARSER-FORMs are processed in
354    order, left to right.  If a parser succeeds, then its value is bound to
355    the corresponding VAR, and available within Lisp forms enclosed within
356    subsequent PARSER-FORMs and/or the body FORMs.  If any parser fails, then
357    the entire sequence fails.  If all of the parsers succeeds, then the FORMs
358    are evaluated as an implicit progn, and the sequence will succeed with the
359    result computed by the final FORM."
360
361   (with-gensyms (block consumedp)
362     (labels ((walk (binds lets ignores)
363                (if (endp binds)
364                    `(let* ((,consumedp nil)
365                            ,@(nreverse lets))
366                       ,@(and ignores
367                              `((declare (ignore ,@(nreverse ignores)))))
368                       (values (progn ,@body) t ,consumedp))
369                    (destructuring-bind (x &optional (y nil yp))
370                        (if (listp (car binds))
371                            (car binds)
372                            (list (car binds)))
373                      (with-gensyms (var value win cp)
374                        (multiple-value-bind (var parser ignores)
375                            (if (and yp x)
376                                (values x y ignores)
377                                (values var (if yp y x) (cons var ignores)))
378                          (walk (cdr binds)
379                                (cons `(,var (multiple-value-bind
380                                                 (,value ,win ,cp)
381                                                 (parse ,parser)
382                                               (when ,cp (setf ,consumedp t))
383                                               (unless ,win
384                                                 (return-from ,block
385                                                   (values ,value ,nil
386                                                           ,consumedp)))
387                                               ,value))
388                                    lets)
389                              ignores)))))))
390       `(block ,block ,(walk binds nil nil)))))
391
392 (export 'and)
393 (defparse and (:context (context t) &rest parsers)
394   "Parse a sequence of heterogeneous items, but ignore their values.
395
396    This is just like (and is implemented using) `seq' with all the bindings
397    set to `nil'.  The result is `nil'."
398   (with-gensyms (last)
399     (if (null parsers)
400         '(seq () nil)
401         (expand-parser-spec context
402                             `(seq (,@(mapcar (lambda (parser)
403                                                `(nil ,parser))
404                                              (butlast parsers))
405                                      (,last ,(car (last parsers))))
406                                ,last)))))
407
408 (export 'lisp)
409 (defparse lisp (&rest forms)
410   "Evaluate FORMs, which should obey the parser protocol."
411   `(progn ,@forms))
412
413 (export 'many)
414 (defparse many ((acc init update
415                  &key (new 'it) (final acc) (min nil minp) max (commitp t))
416                 parser &optional (sep nil sepp))
417   "Parse a sequence of homogeneous items.
418
419    The behaviour is similar to `do'.  Initially an accumulator ACC is
420    established, and bound to the value of INIT.  The PARSER is then evaluated
421    repeatedly.  Each time it succeeds, UPDATE is evaluated with NEW (defaults
422    to `it') bound to the result of the parse, and the value returned by
423    UPDATE is stored back into ACC.  If the PARSER fails, then the parse
424    ends.  The scope of ACC includes the UPDATE and FINAL forms, and the
425    PARSER and SEP parsers; it is updated by side effects, not rebound.
426
427    If a SEP parser is provided, then the behaviour changes as follows.
428    Before each attempt to parse a new item using PARSER, the parser SEP is
429    invoked.  If SEP fails then the parse ends; if SEP succeeds, and COMMITP
430    is true, then the PARSER must also succeed or the overall parse will
431    fail.  If COMMITP is false then a trailing SEP is permitted and ignored.
432
433    If MAX (which will be evaluated) is not nil, then it must be a number: the
434    parse ends automatically after PARSER has succeeded MAX times.  When the
435    parse has ended, if the PARSER succeeded fewer than MIN (which will be
436    evaluated) times then the parse fails.  Otherwise, the FINAL form (which
437    defaults to simply returning ACC) is evaluated and its value becomes the
438    result of the parse.  MAX defaults to nil -- i.e., no maximum; MIN
439    defaults to 1 if a SEP parser is given, or 0 if not.
440
441    Note that `many' cannot fail if MIN is zero."
442
443   ;; Once upon a time, this was a macro of almost infinite hairiness which
444   ;; tried to do everything itself, including inspecting its arguments for
445   ;; constant-ness to decide whether it could elide bits of code.  This
446   ;; became unsustainable.  Nowadays, it packages up its parser arguments
447   ;; into functions and calls some primitive functions to do the heavy
448   ;; lifting.
449   ;;
450   ;; The precise protocol between this macro and the backend functions is
451   ;; subject to change: don't rely on it.
452
453   (let* ((accvar (or acc (gensym "ACC-")))
454          (func (if sepp '%many-sep '%many)))
455     `(let ((,accvar ,init))
456        (declare (ignorable ,accvar))
457        (,func (lambda (,new)
458                 (declare (ignorable ,new))
459                 (setf ,accvar ,update))
460               (lambda ()
461                 ,final)
462               (parser () ,parser)
463               ,@(and sepp (list `(parser () ,sep)))
464               ,@(and minp `(:min ,min))
465               ,@(and max `(:max ,max))
466               ,@(and (not (eq commitp t)) `(:commitp ,commitp))))))
467
468 (export 'list)
469 (defparse list ((&rest keys) parser &optional (sep nil sepp))
470   "Like MANY, but simply returns a list of the parser results."
471   (with-gensyms (acc)
472     `(parse (many (,acc nil (cons it ,acc) :final (nreverse ,acc) ,@keys)
473               ,parser ,@(and sepp (list sep))))))
474
475 (export 'skip-many)
476 (defparse skip-many ((&rest keys) parser &optional (sep nil sepp))
477   "Like MANY, but ignores the results."
478   `(parse (many (nil nil nil ,@keys)
479             ,parser ,@(and sepp (list sep)))))
480
481 (export 'or)
482 (defparse or (&rest parsers)
483   "Try a number of alternative parsers.
484
485    Each of the PARSERS in turn is tried.  If any succeeds, then its result
486    becomes the result of the parse.  If any parser fails after consuming
487    input, or if all of the parsers fail, then the overall parse fails, with
488    the union of the expected items from the individual parses."
489
490   (with-gensyms (fail cp failarg)
491     (labels ((walk (parsers failures)
492                (if (null parsers)
493                    `(,fail nil (list ,@(reverse failures)))
494                    (with-gensyms (value win consumedp)
495                      `(multiple-value-bind (,value ,win ,consumedp)
496                           (parse ,(car parsers))
497                         (cond (,win
498                                (values ,value ,win ,consumedp))
499                               (,consumedp
500                                (,fail t (list ,value)))
501                               (t
502                                ,(walk (cdr parsers)
503                                       (cons value failures)))))))))
504       `(flet ((,fail (,cp ,failarg)
505                 (values (combine-parser-failures ,failarg) nil ,cp)))
506          ,(walk parsers nil)))))
507
508 (export '?)
509 (defparse ? (parser &optional (value nil))
510   "Matches PARSER or nothing; fails if PARSER fails after consuming input."
511   `(parse (or ,parser (t ,value))))
512
513 ;;;--------------------------------------------------------------------------
514 ;;; Pluggable parsers.
515
516 (export 'call-pluggable-parser)
517 (defun call-pluggable-parser (symbol &rest args)
518   "Call the pluggable parser denoted by SYMBOL.
519
520    A `pluggable parser' is an indirection point at which a number of
521    alternative parsers can be attached dynamically.  The parsers are tried in
522    some arbitrary order, so one should be careful to avoid ambiguities; each
523    is paseed the given ARGS.
524
525    If any parser succeeds then it determines the result; if any parser fails
526    having consumed input then the pluggable parser fails immediately.  If all
527    of the parsers fail without consuming input then the pluggable parser
528    fails with the union of the individual failure indicators."
529
530   (let ((expected nil))
531     (dolist (item (get symbol 'parser))
532       (multiple-value-bind (value winp consumedp) (apply (cdr item) args)
533         (when (or winp consumedp)
534           (return-from call-pluggable-parser (values value winp consumedp)))
535         (push value expected)))
536     (values (combine-parser-failures expected) nil nil)))
537
538 (export 'plug)
539 (defparse plug (symbol &rest args)
540   "Call the pluggable parser denoted by SYMBOL.
541
542    This is just like the function `call-pluggable-parser', but the SYMBOL is
543    not evaluated."
544   `(call-pluggable-parser ',symbol ,@args))
545
546 (export 'pluggable-parser-add)
547 (defun pluggable-parser-add (symbol tag parser)
548   "Adds an element to a pluggable parser.
549
550    The pluggable parser itself is denoted by SYMBOL; the TAG is any `eql'-
551    comparable object which identifies the element.  The PARSER is a parser
552    function; it will be passed arguments via `pluggable-parser'.
553
554    If a parser with the given TAG is already attached to SYMBOL then the new
555    parser replaces the old one; otherwise it is added to the collection."
556
557   (let ((alist (get symbol 'parser)))
558     (aif (assoc tag alist)
559          (setf (cdr it) parser)
560          (setf (get symbol 'parser) (acons tag parser alist)))))
561
562 (export 'define-pluggable-parser)
563 (defmacro define-pluggable-parser (symbol tag (&rest bvl) &body body)
564   "Adds an element to a pluggable parser.
565
566    The pluggable parser itself is denoted by SYMBOL; the TAG is any `eql'-
567    comparable object which identifies the element.  Neither SYMBOL nor TAG is
568    evaluated.  The BODY is a parser expression; the BVL is a lambda list
569    describing how to bind the arguments supplied via `pluggable-parser'.
570
571    If a parser with the given TAG is already attached to SYMBOL then the new
572    parser replaces the old one; otherwise it is added to the collection."
573
574   `(pluggable-parser-add ',symbol ',tag (lambda ,bvl ,@body)))
575
576 ;;;--------------------------------------------------------------------------
577 ;;; Rewindable parser context protocol.
578
579 (eval-when (:compile-toplevel :load-toplevel :execute)
580
581   (export 'parser-capture-place)
582   (defgeneric parser-capture-place (context)
583     (:documentation
584      "Capture the current position of a parser CONTEXT.
585
586    The return value may later be used with `parser-restore-place'.  Be
587    careful: all of this is happening at macro-expansion time.")
588     (:method (context)
589       (error "Parser context ~S doesn't support rewinding." context)))
590
591   (export 'parser-restore-place)
592   (defgeneric parser-restore-place (context place)
593     (:documentation
594      "`Rewind' the parser CONTEXT back to the captured PLACE.
595
596    The place was previously captured by `parser-capture-place'.  Be careful:
597    all of this is happening at macro-expansion time."))
598
599   (export 'parser-release-place)
600   (defgeneric parser-release-place (context place)
601     (:documentation
602      "Release a PLACE captured from the parser CONTEXT.
603
604    The place was previously captured by `parser-capture-place'.  The
605    underlying scanner can use this call to determine whether there are
606    outstanding captured places, and thereby optimize its behaviour.  Be
607    careful: all of this is happening at macro-expansion time.")
608     (:method (context place) nil))
609
610   (export 'parser-places-must-be-released-p)
611   (defgeneric parser-places-must-be-released-p (context)
612     (:documentation
613      "Answer whether places captured from the parser CONTEXT need releasing.
614
615    Some contexts -- well, actually, their run-time counterparts -- work
616    better if they can keep track of which places are captured, or at least if
617    there are captured places outstanding.  If this function returns true
618    (which is the default) then `with-parser-place' (and hence parser macros
619    such as `peek') will expand to `unwind-protect' forms in order to perform
620    the correct cleanup.  If it returns false, then the `unwind-protect' is
621    omitted so that the runtime code does't have to register cleanup
622    handlers.")
623     (:method (context) t)))
624
625 (export 'with-parser-place)
626 (defmacro with-parser-place ((place context) &body body)
627   "Evaluate BODY surrounded with a binding of PLACE to a captured place.
628
629    The surrounding code will release the PLACE properly on exit from the body
630    forms.  This is all happening at macro-expansion time."
631   ;; ... which means that it's a bit hairy.  Fortunately, the nested
632   ;; backquotes aren't that bad.
633   (once-only (context)
634     (with-gensyms (bodyfunc)
635       `(with-gensyms (,place)
636          (flet ((,bodyfunc () ,@body))
637            `(let ((,,place ,(parser-capture-place ,context)))
638               ,(if (parser-places-must-be-released-p ,context)
639                    `(unwind-protect ,(,bodyfunc)
640                         ,(parser-release-place ,context ,place))
641                    (,bodyfunc))))))))
642
643 (export 'peek)
644 (defparse peek (:context (context t) parser)
645   "Attempt to run PARSER, but rewind the underlying source if it fails."
646   (with-gensyms (value win consumedp)
647     (with-parser-place (place context)
648       `(multiple-value-bind (,value ,win ,consumedp) (parse ,parser)
649          (cond (,win
650                 (values ,value ,win ,consumedp))
651                (t
652                 ,(parser-restore-place context place)
653                 (values ,value ,win nil)))))))
654
655 ;;;--------------------------------------------------------------------------
656 ;;; Character parser context protocol.
657
658 (export 'character-parser-context)
659 (defclass character-parser-context ()
660   ()
661   (:documentation
662    "Base class for parsers which read one character at a time."))
663
664 (export 'parser-current-char)
665 (defgeneric parser-current-char (context)
666   (:documentation
667    "Return the parser's current character.
668
669    It is an error to invoke this operation if the parser is at end-of-file;
670    you must check this first.  Be careful: all of this is happening at
671    macro-expansion time."))
672
673 (export 'if-char)
674 (defparse if-char (:context (context character-parser-context)
675                    (&optional (char 'it)) condition consequent alternative)
676   "Basic character-testing parser.
677
678    If there is a current character, bind it to CHAR and evaluate the
679    CONDITION; if that is true, then evaluate CONSEQUENT and step the parser
680    (in that order); otherwise, if either we're at EOF or the CONDITION
681    returns false, evaluate ALTERNATIVE.  The result of `if-char' are the
682    values returned by CONSEQUENT or ALTERNATIVE."
683
684   (with-gensyms (block)
685     `(block ,block
686        (unless ,(parser-at-eof-p context)
687          (let ((,char ,(parser-current-char context)))
688            (when ,condition
689              (return-from ,block
690                (multiple-value-prog1 ,consequent
691                  ,(parser-step context))))))
692        ,alternative)))
693
694 (defmethod expand-parser-spec
695     ((context character-parser-context) (spec (eql :any)))
696   "Matches any character; result is the character.
697
698    The failure indicator is the keyword `:any'."
699   (expand-parser-spec context
700                       '(if-char () t
701                          (values it t t)
702                          (values '(:any) nil nil))))
703
704 (export 'char)
705 (defparse char (:context (context character-parser-context) char)
706   "Matches the character CHAR (evaluated); result is the character.
707
708    The failure indicator is CHAR."
709
710   (once-only (char)
711     (with-gensyms (it)
712       (expand-parser-spec context
713                           `(if-char (,it) (char= ,it ,char)
714                              (values ,it t t)
715                              (values (list ,char) nil nil))))))
716
717 (defmethod expand-parser-spec
718     ((context character-parser-context) (char character))
719   (expand-parser-spec context `(char ,char)))
720
721 (export 'satisfies)
722 (defparse satisfies (:context (context character-parser-context) predicate)
723   "Matches a character that satisfies the PREDICATE
724
725    The PREDICATE is a function designator.  On success, the result is the
726    character.  The failure indicator is PREDICATE; you probably want to apply
727    a `label'."
728
729   (with-gensyms (it)
730     (expand-parser-spec context
731                         `(if-char (,it) (,predicate ,it)
732                            (values ,it t t)
733                            (values '(,predicate) nil nil)))))
734
735 (export 'not)
736 (defparse not (:context (context character-parser-context) char)
737   "Matches any character other than CHAR; result is the character.
738
739    The failure indicator is (not CHAR)."
740
741   (once-only (char)
742     (with-gensyms (it)
743       (expand-parser-spec context
744                         `(if-char (,it) (char/= ,it ,char)
745                            (values ,it t t)
746                            (values `((not ,,char)) nil nil))))))
747
748 (export 'filter)
749 (defparse filter (:context (context character-parser-context) predicate)
750   "Matches a character that satisfies the PREDICATE; result is the output of
751    PREDICATE.
752
753    The failure indicator is PREDICATE; you probably want to apply a `label'."
754
755   ;; Can't do this one with `if-char'.
756   (with-gensyms (block value)
757     `(block ,block
758        (unless ,(parser-at-eof-p context)
759          (let ((,value (,predicate ,(parser-current-char context))))
760            (when ,value
761              ,(parser-step context)
762              (return-from ,block (values ,value t t)))))
763        (values '(,predicate) nil nil))))
764
765 (defmethod expand-parser-spec
766     ((context character-parser-context) (spec (eql :whitespace)))
767   "Matches any sequence of whitespace; result is nil.
768
769    Cannot fail."
770
771   `(progn
772      (cond ((and (not ,(parser-at-eof-p context))
773                  (whitespace-char-p ,(parser-current-char context)))
774             (loop
775               ,(parser-step context)
776               (when (or ,(parser-at-eof-p context)
777                         (not (whitespace-char-p
778                               ,(parser-current-char context))))
779                 (return (values nil t t)))))
780            (t
781             (values nil t nil)))))
782
783 (defmethod expand-parser-spec
784     ((context character-parser-context) (string string))
785   "Matches the constituent characters of STRING; result is the string.
786
787    The failure indicator is STRING; on failure, the input is rewound, so this
788    only works on rewindable contexts."
789
790   (with-gensyms (i)
791     (unless (typep string 'simple-string)
792       (setf string (make-array (length string) :initial-contents string)))
793     (with-parser-place (place context)
794       `(dotimes (,i ,(length string) (values ,string t
795                                              ,(plusp (length string))))
796          (when (or ,(parser-at-eof-p context)
797                    (char/= ,(parser-current-char context)
798                            (schar ,string ,i)))
799            ,(parser-restore-place context place)
800            (return (values '(,string) nil nil)))
801          ,(parser-step context)))))
802
803 ;;;--------------------------------------------------------------------------
804 ;;; Token parser context protocol.
805
806 (export 'token-parser-context)
807 (defclass token-parser-context ()
808   ()
809   (:documentation
810    "Base class for parsers which read tokens with associated semantic values.
811
812    A token, according to the model suggested by this class, has a /type/,
813    which classifies the token and is the main contributer to guiding the
814    parse, and a /value/, which carries additional semantic information.
815
816    This may seem redundant given Lisp's dynamic type system; but it's not
817    actually capable of drawing sufficiently fine distinctions easily.  For
818    example, we can represent a symbol either as a string or a symbol; but
819    using strings conflicts with being able to represent string literals, and
820    using symbols looks ugly and they don't get GCed.  Similarly, it'd be
821    convenient to represent punctuation as characters, but that conflicts with
822    using them for character literals.  So, we introduce our own notion of
823    token type.
824
825    Token scanners are expected to signal end-of-file with a token of type
826    `:eof'."))
827
828 (export 'parser-token-type)
829 (defgeneric parser-token-type (context)
830   (:documentation
831    "Return the parser's current token type."))
832
833 (export 'parser-token-value)
834 (defgeneric parser-token-value (context)
835   (:documentation
836    "Return the parser's current token's semantic value."))
837
838 (export 'token)
839 (defparse token (:context (context token-parser-context)
840                  type &optional (value nil valuep) &key peekp)
841   "Match tokens of a particular type.
842
843    A token matches under the following conditions:
844
845      * If the value of TYPE is `t' then the match succeeds if and only if the
846        parser it not at end-of-file.
847
848      * If the value of TYPE is not `eql' to the token type then the match
849        fails.
850
851      * If VALUE is specified, and the value of VALUE is not `equal' to the
852        token semantic value then the match fails.
853
854      * Otherwise the match succeeds.
855
856    If the match is successful and the parser is not at end-of-file, and the
857    value of PEEKP is nil then the parser advances to the next token; the
858    result of the match is the token's value.
859
860    If the match fails then the failure indicator is either TYPE or (TYPE
861    VALUE), depending on whether a VALUE was specified."
862
863   (once-only (type value peekp)
864     (with-gensyms (tokty tokval)
865       `(let ((,tokty ,(parser-token-type context))
866              (,tokval ,(parser-token-value context)))
867          (if ,(if (eq type t)
868                   `(not (eq ,tokty :eof))
869                   (flet ((check-value (cond)
870                            (if valuep
871                                `(and ,cond (equal ,tokval ,value))
872                                cond)))
873                     (if (constantp type)
874                         (check-value `(eql ,tokty ,type))
875                         `(if (eq ,type t)
876                              (not (eq ,tokty :eof))
877                              ,(check-value `(eql ,tokty ,type))))))
878              ,(let* ((result `(values ,tokval t ,(if (constantp peekp)
879                                                      (not peekp)
880                                                      `(not ,peekp))))
881                      (step (parser-step context)))
882                     (cond ((not (constantp peekp))
883                            `(multiple-value-prog1 ,result
884                               (unless ,peekp ,step)))
885                           (peekp
886                            result)
887                           (t
888                            `(multiple-value-prog1 ,result
889                               ,step))))
890              (values (list ,(if valuep `(list ,type ,value) type))
891                      nil nil))))))
892
893 (defmethod expand-parser-spec ((context token-parser-context) spec)
894   (if (atom spec)
895       (expand-parser-spec context `(token ,spec))
896       (call-next-method)))
897
898 (defmethod expand-parser-spec ((context token-parser-context) (spec string))
899   (expand-parser-spec context `(token :id ,spec)))
900
901 ;;;----- That's all, folks --------------------------------------------------