Scalaでパーサーを作ってみる

たまにパーサーを定義して自分用コマンドを作りたくなったり、
整形されたテキストを解析して使いやすいデータにしたいということがあるはずだ
そういう時にはScalaのParserモナドを使うと便利なようだ

試しに簡単な足し算をパースするようなプログラムを書いてみる

TestParser.scala

import scala.util.parsing.combinator._

object TestParser extends RegexParsers {
  // <digit> ::= "0" | ... | "9"
  def digit : Parser[Char] = acceptIf(c => ('0' <= c && c <= '9'))(e => "Err: Digit: "+e)

  // <number> ::= <digit>+
  def number : Parser[Int] = rep1(digit).mkString.toInt

  // <expr> ::= <number> "+" <number>
  def expr : Parser[(Int, Int)] = for {
    a <- number
    _ <- accept('+')
    b <- number
  } yield (a, b)
}

TestParser.parseAll(TestParser.expr, "1+2").map { println _ }  // ==実行結果==> (1, 2)

この例では数字をdigitとして 0 ~ 9 の値を受け取るパーサー、
numberは数字(digit)が１回以上記されているものを受け取るパーサー、
exprはnumberパーサーを使った足し算のパーサーになっている

ここで注目してもらいたいのは、exprは numberと'+'一文字だけを受け取るパーサーの
組み合わせで作られているということだ。exprのfor式は中身のどれか一つでも失敗になると
全体として失敗し、成功すると値を返すということになっており、これ自体もひとつのパーサーとして
見ることができることから、レゴブロックを組み合わせてお城を作るみたいにパーサーを書けてしまう。

これをちょっと拡張してコマンドをパースできるように改造してみると下のようになる。
ちょっと見てもらえると分かると思うが、digit, number, expr パーサーには
一切手を触れずに拡張できるのが分かる。こんなようにScalaに限らずパーサを書くには
モナドを使ったほうが便利で楽しく書けるんじゃないだろうか。

TestParser2.scala

import scala.util.parsing.combinator._

object TestParser2 extends RegexParsers {
  override val skipWhitespace = false

  // <digit> ::= "0" | ... | "9"
  def digit : Parser[Char] = acceptIf(c => ('0' <= c && c <= '9'))(e => "Err: Digit: "+e)

  // <number> ::= <digit>+
  def number : Parser[Int] = for {
    cs <- rep1(digit)
  } yield cs.mkString.toInt

  // <expr> ::= <number> "+" <number>
  def expr : Parser[(Int, Int)] = for {
    a <- number
    _ <- accept('+')
    b <- number
  } yield (a, b)

  // <command> ::= <name> [" "+] [<expr>]
  def command : Parser[String] = for {
    com <- """[a-z]+""".r
    _ <- rep(accept(' '))
    ns <- opt(expr)
  } yield {
    com.mkString match {
      case "add" =>
        ns.map{ case (a, b) => a + b }.getOrElse("").toString
      case "hello" =>
        "world"
      case _ =>
        "Err: Invalid syntax"
    }
  }
}

// OK
TestParser2.parseAll(TestParser2.command, "add 1+2").map{ println _ } // ==> 3
TestParser2.parseAll(TestParser2.command, "add 2+3").map{ println _ } // ==> 5
TestParser2.parseAll(TestParser2.command, "hello").map{ println _ }   // ==> world

// FAIL
TestParser2.parseAll(TestParser2.command, "add 1+a").map{ println _ } // 何も出力されない

追伸：
このコードは以下のように実行することができる

$ scala TestParser.scala
(1, 2)
$ scala TestParser2.scala
3
5
world