宏匹配令牌递归扩展

Question

我正在尝试实现一个可以扩展 brainfuck program (after starting with some simpler code, in which I had problems coming up with a solution already: ) 的宏。问题是在递归匹配的某个点它永远无法匹配到结尾：

error: recursion limit reached while expanding the macro `brainfuck`
   --> src/lib.rs:119:9
    |
119 |         brainfuck!(@impl cell; $($all_tokens)*);
    |         ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
...
124 |     brainfuck!(++++++++++[>+++++++>++++++++++>+++++++++++>+++>+<<<<<-]>++.>>+.---.<---.>>++.<+.++++++++.-------.<+++.>+.>+.>.);
    |     --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- in this macro invocation
    |
    = help: consider adding a `#![recursion_limit="2000"]` attribute to your crate

宏代码如下：

#[macro_export]
macro_rules! brainfuck {
    (@impl $var:ident;) => {};

    (@impl $var:ident; + $($t:tt)*) => {
        $var.inc();
        brainfuck!(@impl $var; $($t)*);
    };

    (@impl $var:ident; - $($t:tt)*) => {
        $var.dec();
        brainfuck!(@impl $var; $($t)*);
    };

    (@impl $var:ident; > $($t:tt)*) => {
        $var.next();
        brainfuck!(@impl $var; $($t)*);
    };

    (@impl $var:ident; < $($t:tt)*) => {
        $var.prev();
        brainfuck!(@impl $var; $($t)*);
    };

    (@impl $var:ident; . $($t:tt)*) => {
        $var.printVal();
        brainfuck!(@impl $var; $($t)*);
    };

    (@impl $var:ident; , $($t:tt)*) => {
        $var.getInput();
        brainfuck!(@impl $var; $($t)*);
    };

    (@impl $var:ident; [$($t:tt)*] $($ts:tt)*) => {
        while $var.getVal() != 0 {
            brainfuck!(@impl $var; $($t)*);
        }
        brainfuck!(@impl $var; $($ts)*);
    };

    ($($all_tokens:tt)*) => {
        let mut cell = CellData::new();
        brainfuck!(@impl cell; $($all_tokens)*);
    };
}

它基于自定义 struct 的扩展方法。完整的代码编译问题可以在此重现 playground

我对这个搭配不是很有信心:

    (@impl $var:ident; [$($t:tt)*] $($ts:tt)*) => {
        while $var.getVal() != 0 {
            brainfuck!(@impl $var; $($t)*);
        }
        brainfuck!(@impl $var; $($ts)*);
    };

我想到这个 [$($t:tt)*] $($ts:tt)* 来匹配 [] 包含的代码部分与里面的任何标记，然后是任何标记。但我不确定它是否应该工作。

我处理这个问题已经有一段时间了，我完全被困住了。欢迎任何形式的帮助。提前致谢！

Answer 1

您的宏中的最后一个模式匹配 任何东西，因此如果您的 @impl 个案例无法匹配预期的输入，宏将回退到最后一个模式并且基本上重新开始。

让我们让它不匹配所有内容来调试问题。我将在模式的开头添加 @start：

#[macro_export]
macro_rules! brainfuck {
    // @impl cases elided

    (@start $($all_tokens:tt)*) => {
        let mut cell = CellData::new();
        brainfuck!(@impl cell; $($all_tokens)*);
    };
}

fn hello_world() {
    brainfuck!(@start ++++++++++[>+++++++>++++++++++>+++++++++++>+++>+<<<<<-]>++.>>+.---.<---.>>++.<+.++++++++.-------.<+++.>+.>+.>.);
}

现在我们可以清楚地看到哪里出了问题：

error: no rules expected the token `<<`
   --> src/main.rs:124:71
    |
77  | macro_rules! brainfuck {
    | ---------------------- when calling this macro
...
124 |     brainfuck!(@start ++++++++++[>+++++++>++++++++++>+++++++++++>+++>+<<<<<-]>++.>>+.---.<---.>>++.<+.++++++++.-------.<+++.>+.>+.>.);
    |                                                                       ^^ no rules expected this token in macro call

error: no rules expected the token `>>`
   --> src/main.rs:124:82
    |
77  | macro_rules! brainfuck {
    | ---------------------- when calling this macro
...
124 |     brainfuck!(@start ++++++++++[>+++++++>++++++++++>+++++++++++>+++>+<<<<<-]>++.>>+.---.<---.>>++.<+.++++++++.-------.<+++.>+.>+.>.);
    |                                                                                  ^^ no rules expected this token in macro call

问题是序列 << 和 >> 在 Rust 中是单个标记（至少对于 macro_rules! 宏）。您可以通过添加以下规则轻松修复您的宏：

#[macro_export]
macro_rules! brainfuck {
    // ...

    (@impl $var:ident; >> $($t:tt)*) => {
        $var.next();
        $var.next();
        brainfuck!(@impl $var; $($t)*);
    };

    (@impl $var:ident; << $($t:tt)*) => {
        $var.prev();
        $var.prev();
        brainfuck!(@impl $var; $($t)*);
    };

    // ...
}

这揭示了另一个有问题的序列：

error: no rules expected the token `<-`
   --> src/main.rs:136:75
    |
77  | macro_rules! brainfuck {
    | ---------------------- when calling this macro
...
109 |         brainfuck!(@impl $var; $($t)*);
    |                               - help: missing comma here
...
136 |     brainfuck!(@start ++++++++++[>+++++++>++++++++++>+++++++++++>+++>+<<<<<-]>++.>>+.---.<---.>>++.<+.++++++++.-------.<+++.>+.>+.>.);
    |                                                                           ^^ no rules expected this token in macro call

您的示例中未显示 ->，它也是一个标记。同样，这需要额外的规则：

#[macro_export]
macro_rules! brainfuck {
    // ...

    (@impl $var:ident; <- $($t:tt)*) => {
        $var.prev();
        $var.dec();
        brainfuck!(@impl $var; $($t)*);
    };

    (@impl $var:ident; -> $($t:tt)*) => {
        $var.dec();
        $var.next();
        brainfuck!(@impl $var; $($t)*);
    };

    // ...
}

每个字符

Procedural macros don't have this problem because they always receive punctuation as one Punct。 A Punct 知道自己是否与下一个token相连；这就是宏可以区分 < < 和 << 的方式（因为空格不是标记）。过程宏也不受递归限制的影响。

宏匹配令牌递归扩展

Macro matching tokens recursive expansion

rust

rust-decl-macros