おとといと昨日のプログラムを組み合わせて、数式をバイトコードにコンパイルして実行させてみました。
import java.io.*; import java.text.ParseException; import java.util.Stack; public class Compiler { public static void main(String[] a) throws Exception{ System.out.printf("%d : %d%n", eval("4-3"), 4-3); System.out.printf("%d : %d%n", eval("4--3"), 4- -3); System.out.printf("%d : %d%n", eval("((-12 + 3) * 2)"), ((-12 + 3) * 2)); System.out.printf("%d : %d%n", eval("-12 + 3 * 2"), -12 + 3 * 2); System.out.printf("%d : %d%n", eval("3 * 2 + 4 * -5"), 3 * 2 + 4 * -5); System.out.printf("%d : %d%n", eval("3 * 2 + -4 * 5"), 3 * 2 + -4 * 5); System.out.printf("%d : %d%n", eval("3 * (2 + -4) * 5"), 3 * (2 + -4) * 5); System.out.printf("%d : %d%n", eval("3 * (-2 + 4) * 5"), 3 * (-2 + 4) * 5); System.out.printf("%d : %d%n", eval("0+1+2+3+4+5+6"), 0+1+2+3+4+5+6); System.out.println(eval("(4 * 3) 2"));//おかしい } public static int eval(String str) throws Exception{ String className = "Compiler"; String methodName = "eval"; ByteArrayOutputStream buf = new ByteArrayOutputStream(); DataOutputStream dos = new DataOutputStream(buf); dos.writeInt(0xcafebabe);//クラスファイルを識別するマジックナンバー dos.writeShort(0);//マイナーバージョン dos.writeShort(49);//メジャーバージョン //定数の出力 ByteArrayOutputStream constbuf = new ByteArrayOutputStream(); DataOutputStream constos = new DataOutputStream(constbuf); int id = 1; int idClassName = id++; constos.writeByte(1);//識別子 constos.writeUTF(className); int idMethod = id++; constos.writeByte(1);//識別子 constos.writeUTF(methodName); int idType = id++; constos.writeByte(1);//識別子 constos.writeUTF("()I"); int idObj = id++; constos.writeByte(1);//識別子 constos.writeUTF("java/lang/Object"); int idClassObj = id++; constos.writeByte(7);//クラス constos.writeShort(idObj); int idClass = id++; constos.writeByte(7);//クラス constos.writeShort(idClassName); int idCode = id++; constos.writeByte(1);//識別子 constos.writeUTF("Code");//コード用の属性名 constos.close(); constbuf.close(); dos.writeShort(id);//定数の個数(実際の個数より1多くする) dos.write(constbuf.toByteArray()); //クラス dos.writeShort(0x21);// アクセス指定 ACC_SUPER(0x20) | ACC_PUBLIC(0x01) dos.writeShort(idClass);//クラス dos.writeShort(idClassObj);//スーパークラス dos.writeShort(0);//インタフェースの個数 dos.writeShort(0);//フィールドの数 dos.writeShort(1);//メソッドの数 //メソッド dos.writeShort(9);// アクセス指定 ACC_PUBLIC(0x01) | ACC_STATIC(0x08) dos.writeShort(idMethod);//名前 dos.writeShort(idType);//シグネチャ dos.writeShort(1);//属性の数(ここではメソッド本体) dos.writeShort(idCode);//属性名(Code) byte[] maincode = compile(str); dos.writeInt(maincode.length + 12);//属性の長さ dos.writeShort(maxdepth);//最大スタック dos.writeShort(0);//最大変数 dos.writeInt(maincode.length);//コードのバイト数 //メソッド dos.write(maincode); //メソッドおわり dos.writeShort(0);//例外の数 dos.writeShort(0);//属性の数 dos.writeShort(0);//属性の数 dos.close(); buf.close(); //クラスファイルを読み込んで実行 final byte[] code = buf.toByteArray(); ClassLoader cl = new ClassLoader(){ @Override protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { return defineClass(null, code, 0, code.length); } }; Class expClass = cl.loadClass(className); int ret = (Integer)expClass.getMethod(methodName).invoke(null, new Object[0]); return ret; } static int BC_ICONST_0 = 0x03; static int BC_BIPUSH = 0x10; static int BC_SIPUSH = 0x11; static int BC_IADD = 0x60; static int BC_ISUB = 0x64; static int BC_IMUL = 0x68; static int BC_IDIV = 0x6c; static int BC_INEG = 0x74; static int BC_IRETURN = 0xac; static int depth;//スタックの深さ static int maxdepth;//スタックの深さの最大値 private static byte[] compile(String str) throws IOException{ depth = 0; maxdepth = 0; ByteArrayOutputStream evalbuf = new ByteArrayOutputStream(); DataOutputStream evaldos = new DataOutputStream(evalbuf); int value = 0; int numphase = 0;//0:数字がくる 1:数字の途中 2:演算子が来る boolean minus = false; Stack<State> statestack = new Stack<State>(); State state = new State(evaldos); statestack.push(state); try{ for(int i = 0; i < str.length(); ++i){ char ch = str.charAt(i); if(ch == ' '){ continue; }else if(ch >= '0' && ch <= '9'){ if(numphase == 2){ throw new ParseException("数字がきちゃだめなところに" + ch, i); } value = value * 10 + (ch - '0'); numphase = 1; }else{ if(numphase == 0){ if(ch == '-'){ minus = !minus; continue; }else if(ch == '('){ state = new State(evaldos); state.minus = minus; statestack.push(state); minus = false; continue; }else{ throw new ParseException(ch + "が来たのでパースエラーです", i); } } if(numphase == 1){ state.push(value, minus); } value = 0; minus = false; state.mul(); if("*/".indexOf(ch) >= 0){ state.opstack.push(ch); numphase = 0; }else if("+-".indexOf(ch) >= 0){ state.calc(); state.opstack.push(ch); numphase = 0; }else if(ch == ')'){ state.calc(); if(state.minus){ evaldos.writeByte(BC_INEG); } statestack.pop(); if(statestack.size() == 0){ //対応する括弧がない throw new ParseException("対応するカッコがない", i); } state = statestack.peek(); numphase = 2; }else{ //エラー throw new ParseException(ch + "はわかんない", i); } if(maxdepth < depth) maxdepth = depth; } } }catch(ParseException e){ System.out.println(e.getMessage()); return new byte[]{ (byte)BC_ICONST_0, (byte)BC_IRETURN }; } if(numphase == 1) state.push(value, minus); state.mul(); state.calc(); evaldos.writeByte(BC_IRETURN); evaldos.close(); evalbuf.close(); return evalbuf.toByteArray(); } static class State{ boolean minus = false; private Stack<Character> opstack = new Stack<Character>(); private DataOutputStream dos; public State(DataOutputStream dos) { this.dos = dos; } void push(int value, boolean sign)throws IOException{ int v = (sign ? -1 : 1) * value; if(value <= 5 && !sign){ dos.writeByte(BC_ICONST_0 + value); }else if(value < 128){ dos.writeByte(BC_BIPUSH); dos.writeByte(v); }else{ dos.writeByte(BC_SIPUSH); dos.writeShort(v);//今回はshortの範囲までしか対応しない } ++depth; if(maxdepth < depth) maxdepth = depth; } void mul()throws IOException{ if(opstack.empty()) return; char op = opstack.peek(); if(op == '*'){ dos.writeByte(BC_IMUL); opstack.pop(); --depth; }else if(op == '/'){ dos.writeByte(BC_IDIV); opstack.pop(); --depth; } } void calc()throws IOException{ if(opstack.empty()) return; char op = opstack.peek(); if(op == '+'){ dos.writeByte(BC_IADD); opstack.pop(); --depth; }else if(op == '-'){ dos.writeByte(BC_ISUB); opstack.pop(); --depth; }else{ //なんかおかしい System.out.println("なんかおかしいね"); } } } }
