OSDN Git Service

New Language: Ada
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / ada / g-regpat.ads
1 ------------------------------------------------------------------------------
2 --                                                                          --
3 --                         GNAT LIBRARY COMPONENTS                          --
4 --                                                                          --
5 --                          G N A T . R E G P A T                           --
6 --                                                                          --
7 --                                 S p e c                                  --
8 --                                                                          --
9 --                            $Revision: 1.27 $
10 --                                                                          --
11 --               Copyright (C) 1986 by University of Toronto.               --
12 --           Copyright (C) 1996-2001 Ada Core Technologies, Inc.            --
13 --                                                                          --
14 -- GNAT is free software;  you can  redistribute it  and/or modify it under --
15 -- terms of the  GNU General Public License as published  by the Free Soft- --
16 -- ware  Foundation;  either version 2,  or (at your option) any later ver- --
17 -- sion.  GNAT is distributed in the hope that it will be useful, but WITH- --
18 -- OUT ANY WARRANTY;  without even the  implied warranty of MERCHANTABILITY --
19 -- or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License --
20 -- for  more details.  You should have  received  a copy of the GNU General --
21 -- Public License  distributed with GNAT;  see file COPYING.  If not, write --
22 -- to  the Free Software Foundation,  59 Temple Place - Suite 330,  Boston, --
23 -- MA 02111-1307, USA.                                                      --
24 --                                                                          --
25 -- As a special exception,  if other files  instantiate  generics from this --
26 -- unit, or you link  this unit with other files  to produce an executable, --
27 -- this  unit  does not  by itself cause  the resulting  executable  to  be --
28 -- covered  by the  GNU  General  Public  License.  This exception does not --
29 -- however invalidate  any other reasons why  the executable file  might be --
30 -- covered by the  GNU Public License.                                      --
31 --                                                                          --
32 -- GNAT is maintained by Ada Core Technologies Inc (http://www.gnat.com).   --
33 --                                                                          --
34 ------------------------------------------------------------------------------
35
36 --  This package implements roughly the same set of regular expressions as
37 --  are available in the Perl or Python programming languages.
38
39 --  This is an extension of the original V7 style regular expression library
40 --  written in C by Henry Spencer. Apart from the translation to Ada, the
41 --  interface has been considerably changed to use the Ada String type
42 --  instead of C-style nul-terminated strings.
43
44 ------------------------------------------------------------
45 -- Summary of Pattern Matching Packages in GNAT Hierarchy --
46 ------------------------------------------------------------
47
48 --  There are three related packages that perform pattern maching functions.
49 --  the following is an outline of these packages, to help you determine
50 --  which is best for your needs.
51
52 --     GNAT.Regexp (files g-regexp.ads/g-regexp.adb)
53 --       This is a simple package providing Unix-style regular expression
54 --       matching with the restriction that it matches entire strings. It
55 --       is particularly useful for file name matching, and in particular
56 --       it provides "globbing patterns" that are useful in implementing
57 --       unix or DOS style wild card matching for file names.
58
59 --     GNAT.Regpat (files g-regpat.ads/g-regpat.adb)
60 --       This is a more complete implementation of Unix-style regular
61 --       expressions, copied from the Perl regular expression engine,
62 --       written originally in C by Henry Spencer. It is functionally the
63 --       same as that library.
64
65 --     GNAT.Spitbol.Patterns (files g-spipat.ads/g-spipat.adb)
66 --       This is a completely general pattern matching package based on the
67 --       pattern language of SNOBOL4, as implemented in SPITBOL. The pattern
68 --       language is modeled on context free grammars, with context sensitive
69 --       extensions that provide full (type 0) computational capabilities.
70
71 package GNAT.Regpat is
72 pragma Preelaborate (Regpat);
73
74    --  The grammar is the following:
75
76    --     regexp ::= expr
77    --            ::= ^ expr               -- anchor at the beginning of string
78    --            ::= expr $               -- anchor at the end of string
79    --     expr   ::= term
80    --            ::= term | term          -- alternation (term or term ...)
81    --     term   ::= item
82    --            ::= item item ...        -- concatenation (item then item)
83    --     item   ::= elmt                 -- match elmt
84    --            ::= elmt *               -- zero or more elmt's
85    --            ::= elmt +               -- one or more elmt's
86    --            ::= elmt ?               -- matches elmt or nothing
87    --            ::= elmt *?              -- zero or more times, minimum number
88    --            ::= elmt +?              -- one or more times, minimum number
89    --            ::= elmt ??              -- zero or one time, minimum number
90    --            ::= elmt { num }         -- matches elmt exactly num times
91    --            ::= elmt { num , }       -- matches elmt at least num times
92    --            ::= elmt { num , num2 }  -- matches between num and num2 times
93    --            ::= elmt { num }?        -- matches elmt exactly num times
94    --            ::= elmt { num , }?      -- matches elmt at least num times
95    --                                        non-greedy version
96    --            ::= elmt { num , num2 }? -- matches between num and num2 times
97    --                                        non-greedy version
98    --     elmt   ::= nchr                 -- matches given character
99    --            ::= [range range ...]    -- matches any character listed
100    --            ::= [^ range range ...]  -- matches any character not listed
101    --            ::= .                    -- matches any single character
102    --                                     -- except newlines
103    --            ::= ( expr )             -- parens used for grouping
104    --            ::= \ num                -- reference to num-th parenthesis
105    --     range  ::= char - char          -- matches chars in given range
106    --            ::= nchr
107    --            ::= [: posix :]          -- any character in the POSIX range
108    --            ::= [:^ posix :]         -- not in the POSIX range
109    --     posix  ::= alnum                -- alphanumeric characters
110    --            ::= alpha                -- alphabetic characters
111    --            ::= ascii                -- ascii characters (0 .. 127)
112    --            ::= cntrl                -- control chars (0..31, 127..159)
113    --            ::= digit                -- digits ('0' .. '9')
114    --            ::= graph                -- graphic chars (32..126, 160..255)
115    --            ::= lower                -- lower case characters
116    --            ::= print                -- printable characters (32..127)
117    --            ::= punct                -- printable, except alphanumeric
118    --            ::= space                -- space characters
119    --            ::= upper                -- upper case characters
120    --            ::= word                 -- alphanumeric characters
121    --            ::= xdigit               -- hexadecimal chars (0..9, a..f)
122
123    --     char   ::= any character, including special characters
124    --                ASCII.NUL is not supported.
125    --     nchr   ::= any character except \()[].*+?^ or \char to match char
126    --                \n means a newline (ASCII.LF)
127    --                \t means a tab (ASCII.HT)
128    --                \r means a return (ASCII.CR)
129    --                \b matches the empty string at the beginning or end of a
130    --                   word. A word is defined as a set of alphanumerical
131    --                   characters (see \w below).
132    --                \B matches the empty string only when *not* at the
133    --                   beginning or end of a word.
134    --                \d matches any digit character ([0-9])
135    --                \D matches any non digit character ([^0-9])
136    --                \s matches any white space character. This is equivalent
137    --                   to [ \t\n\r\f\v]  (tab, form-feed, vertical-tab,...
138    --                \S matches any non-white space character.
139    --                \w matches any alphanumeric character or underscore.
140    --                   This include accented letters, as defined in the
141    --                   package Ada.Characters.Handling.
142    --                \W matches any non-alphanumeric character.
143    --                \A match the empty string only at the beginning of the
144    --                   string, whatever flags are used for Compile (the
145    --                   behavior of ^ can change, see Regexp_Flags below).
146    --                \G match the empty string only at the end of the
147    --                   string, whatever flags are used for Compile (the
148    --                   behavior of $ can change, see Regexp_Flags below).
149    --     ...    ::= is used to indication repetition (one or more terms)
150
151    --  Embedded newlines are not matched by the ^ operator.
152    --  It is possible to retrieve the substring matched a parenthesis
153    --  expression. Although the depth of parenthesis is not limited in the
154    --  regexp, only the first 9 substrings can be retrieved.
155
156    --  The highest value possible for the arguments to the curly operator ({})
157    --  are given by the constant Max_Curly_Repeat below.
158
159    --  The operators '*', '+', '?' and '{}' always match the longest possible
160    --  substring. They all have a non-greedy version (with an extra ? after the
161    --  operator), which matches the shortest possible substring.
162
163    --  For instance:
164    --      regexp="<.*>"   string="<h1>title</h1>"   matches="<h1>title</h1>"
165    --      regexp="<.*?>"  string="<h1>title</h1>"   matches="<h1>"
166    --
167    --  '{' and '}' are only considered as special characters if they appear
168    --  in a substring that looks exactly like '{n}', '{n,m}' or '{n,}', where
169    --  n and m are digits. No space is allowed. In other contexts, the curly
170    --  braces will simply be treated as normal characters.
171
172    --  Compiling Regular Expressions
173    --  =============================
174
175    --  To use this package, you first need to compile the regular expression
176    --  (a string) into a byte-code program, in a Pattern_Matcher structure.
177    --  This first step checks that the regexp is valid, and optimizes the
178    --  matching algorithms of the second step.
179
180    --  Two versions of the Compile subprogram are given: one in which this
181    --  package will compute itself the best possible size to allocate for the
182    --  byte code; the other where you must allocate enough memory yourself. An
183    --  exception is raised if there is not enough memory.
184
185    --     declare
186    --        Regexp : String := "a|b";
187
188    --        Matcher : Pattern_Matcher := Compile (Regexp);
189    --        --  The size for matcher is automatically allocated
190
191    --        Matcher2 : Pattern_Matcher (1000);
192    --        --  Some space is allocated directly.
193
194    --     begin
195    --        Compile (Matcher2, Regexp);
196    --        ...
197    --     end;
198
199    --  Note that the second version is significantly faster, since with the
200    --  first version the regular expression has in fact to be compiled twice
201    --  (first to compute the size, then to generate the byte code).
202
203    --  Note also that you can not use the function version of Compile if you
204    --  specify the size of the Pattern_Matcher, since the discriminants will
205    --  most probably be different and you will get a Constraint_Error
206
207    --  Matching Strings
208    --  ================
209
210    --  Once the regular expression has been compiled, you can use it as often
211    --  as needed to match strings.
212
213    --  Several versions of the Match subprogram are provided, with different
214    --  parameters and return results.
215
216    --  See the description under each of these subprograms.
217
218    --  Here is a short example showing how to get the substring matched by
219    --  the first parenthesis pair.
220
221    --     declare
222    --        Matches : Match_Array;
223    --        Regexp  : String := "a(b|c)d";
224    --        Str     : String := "gacdg";
225
226    --     begin
227    --        Match (Compile (Regexp), Str, Matches);
228    --        return Str (Matches (1).First .. Matches (1).Last);
229    --        --  returns 'c'
230    --     end;
231
232    --  String Substitution
233    --  ===================
234
235    --  No subprogram is currently provided for string substitution.
236    --  However, this is easy to simulate with the parenthesis groups, as
237    --  shown below.
238
239    --  This example swaps the first two words of the string:
240
241    --     declare
242    --        Regexp  : String := "([a-z]+) +([a-z]+)";
243    --        Str     : String := " first   second third ";
244    --        Matches : Match_Array;
245
246    --     begin
247    --        Match (Compile (Regexp), Str, Matches);
248    --        return Str (Str'First .. Matches (1).First - 1)
249    --               & Str (Matches (2).First .. Matches (2).Last)
250    --               & " "
251    --               & Str (Matches (1).First .. Matches (1).Last)
252    --               & Str (Matches (2).Last + 1 .. Str'Last);
253    --        --  returns " second first third "
254    --     end;
255
256    ---------------
257    -- Constants --
258    ---------------
259
260    Expression_Error : exception;
261    --  This exception is raised when trying to compile an invalid
262    --  regular expression. All subprograms taking an expression
263    --  as parameter may raise Expression_Error.
264
265    Max_Paren_Count : constant := 255;
266    --  Maximum number of parenthesis in a regular expression.
267    --  This is limited by the size of a Character, as found in the
268    --  byte-compiled version of regular expressions.
269
270    Max_Program_Size : constant := 2**15 - 1;
271    --  Maximum size that can be allocated for a program.
272
273    Max_Curly_Repeat : constant := 32767;
274    --  Maximum number of repetition for the curly operator.
275    --  The digits in the {n}, {n,} and {n,m } operators can not be higher
276    --  than this constant, since they have to fit on two characters in the
277    --  byte-compiled version of regular expressions.
278
279    type Program_Size is range 0 .. Max_Program_Size;
280    for Program_Size'Size use 16;
281    --  Number of bytes allocated for the byte-compiled version of a regular
282    --  expression.
283
284    type Regexp_Flags is mod 256;
285    for Regexp_Flags'Size use 8;
286    --  Flags that can be given at compile time to specify default
287    --  properties for the regular expression.
288
289    No_Flags         : constant Regexp_Flags;
290    Case_Insensitive : constant Regexp_Flags;
291    --  The automaton is optimized so that the matching is done in a case
292    --  insensitive manner (upper case characters and lower case characters
293    --  are all treated the same way).
294
295    Single_Line      : constant Regexp_Flags;
296    --  Treat the Data we are matching as a single line. This means that
297    --  ^ and $ will ignore \n (unless Multiple_Lines is also specified),
298    --  and that '.' will match \n.
299
300    Multiple_Lines   : constant Regexp_Flags;
301    --  Treat the Data as multiple lines. This means that ^ and $ will also
302    --  match on internal newlines (ASCII.LF), in addition to the beginning
303    --  and end of the string.
304    --
305    --  This can be combined with Single_Line.
306
307    -----------------
308    -- Match_Array --
309    -----------------
310
311    subtype Match_Count is Natural range 0 .. Max_Paren_Count;
312
313    type Match_Location is record
314       First : Natural := 0;
315       Last  : Natural := 0;
316    end record;
317
318    type Match_Array is array (Match_Count range <>) of Match_Location;
319    --  The substring matching a given pair of parenthesis.
320    --  Index 0 is the whole substring that matched the full regular
321    --  expression.
322    --
323    --  For instance, if your regular expression is something like:
324    --  "a(b*)(c+)", then Match_Array(1) will be the indexes of the
325    --  substring that matched "b*" and Match_Array(2) will be the substring
326    --  that matched "c+".
327    --
328    --  The number of parenthesis groups that can be retrieved is unlimited,
329    --  and all the Match subprograms below can use a Match_Array of any size.
330    --  Indexes that do not have any matching parenthesis are set to
331    --  No_Match.
332
333    No_Match : constant Match_Location := (First => 0, Last => 0);
334    --  The No_Match constant is (0, 0) to differentiate between
335    --  matching a null string at position 1, which uses (1, 0)
336    --  and no match at all.
337
338    ------------------------------
339    -- Pattern_Matcher Creation --
340    ------------------------------
341
342    type Pattern_Matcher (Size : Program_Size) is private;
343    --  Type used to represent a regular expression compiled into byte code
344
345    Never_Match : constant Pattern_Matcher;
346    --  A regular expression that never matches anything
347
348    function Compile
349      (Expression : String;
350       Flags      : Regexp_Flags := No_Flags)
351       return       Pattern_Matcher;
352    --  Compile a regular expression into internal code.
353    --  Raises Expression_Error if Expression is not a legal regular expression.
354    --  The appropriate size is calculated automatically, but this means that
355    --  the regular expression has to be compiled twice (the first time to
356    --  calculate the size, the second time to actually generate the byte code).
357    --
358    --  Flags is the default value to use to set properties for Expression (case
359    --  sensitivity,...).
360
361    procedure Compile
362      (Matcher         : out Pattern_Matcher;
363       Expression      : String;
364       Final_Code_Size : out Program_Size;
365       Flags           : Regexp_Flags := No_Flags);
366    --  Compile a regular expression into into internal code
367    --  This procedure is significantly faster than the function
368    --  Compile, as there is a known maximum size for the matcher.
369    --  This function raises Storage_Error if Matcher is too small
370    --  to hold the resulting code, or Expression_Error is Expression
371    --  is not a legal regular expression.
372    --
373    --  Flags is the default value to use to set properties for Expression (case
374    --  sensitivity,...).
375
376    procedure Compile
377      (Matcher    : out Pattern_Matcher;
378       Expression : String;
379       Flags      : Regexp_Flags := No_Flags);
380    --  Same procedure as above, expect it does not return the final
381    --  program size.
382
383    function Paren_Count (Regexp : Pattern_Matcher) return Match_Count;
384    pragma Inline (Paren_Count);
385
386    --  Return the number of parenthesis pairs in Regexp.
387
388    --  This is the maximum index that will be filled if a Match_Array is
389    --  used as an argument to Match.
390    --
391    --  Thus, if you want to be sure to get all the parenthesis, you should
392    --  do something like:
393    --
394    --     declare
395    --        Regexp  : Pattern_Matcher := Compile ("a(b*)(c+)");
396    --        Matched : Match_Array (0 .. Paren_Count (Regexp));
397    --     begin
398    --        Match (Regexp, "a string", Matched);
399    --     end;
400
401    -------------
402    -- Quoting --
403    -------------
404
405    function Quote (Str : String) return String;
406    --  Return a version of Str so that every special character is quoted.
407    --  The resulting string can be used in a regular expression to match
408    --  exactly Str, whatever character was present in Str.
409
410    --------------
411    -- Matching --
412    --------------
413
414    procedure Match
415      (Expression     : String;
416       Data           : String;
417       Matches        : out Match_Array;
418       Size           : Program_Size := 0);
419    --  Match Expression against Data and store result in Matches.
420    --  Function raises Storage_Error if Size is too small for Expression,
421    --  or Expression_Error if Expression is not a legal regular expression.
422    --  If Size is 0, then the appropriate size is automatically calculated
423    --  by this package, but this is slightly slower.
424    --
425    --  At most Matches'Length parenthesis are returned.
426
427    function  Match
428      (Expression : String;
429       Data       : String;
430       Size       : Program_Size := 0)
431       return       Natural;
432    --  Return the position where Data matches, or (Data'First - 1) if there is
433    --  no match.
434    --  Function raises Storage_Error if Size is too small for Expression
435    --  or Expression_Error if Expression is not a legal regular expression
436    --  If Size is 0, then the appropriate size is automatically calculated
437    --  by this package, but this is slightly slower.
438
439    function Match
440      (Expression : String;
441       Data       : String;
442       Size       : Program_Size := 0)
443       return       Boolean;
444    --  Return True if Data matches Expression. Match raises Storage_Error
445    --  if Size is too small for Expression, or Expression_Error if Expression
446    --  is not a legal regular expression.
447    --
448    --  If Size is 0, then the appropriate size is automatically calculated
449    --  by this package, but this is slightly slower.
450
451    ------------------------------------------------
452    -- Matching a pre-compiled regular expression --
453    ------------------------------------------------
454
455    --  The following functions are significantly faster if you need to reuse
456    --  the same regular expression multiple times, since you only have to
457    --  compile it once.
458
459    function  Match
460      (Self : Pattern_Matcher;
461       Data : String)
462       return Natural;
463    --  Return the position where Data matches, or (Data'First - 1) if there is
464    --  no match. Raises Expression_Error if Expression is not a legal regular
465    --  expression.
466
467    pragma Inline (Match);
468    --  All except the last one below.
469
470    procedure Match
471      (Self    : Pattern_Matcher;
472       Data    : String;
473       Matches : out Match_Array);
474    --  Match Data using the given pattern matcher and store result in Matches.
475    --  Raises Expression_Error if Expression is not a legal regular expression.
476    --  The expression matches if Matches (0) /= No_Match.
477    --
478    --  At most Matches'Length parenthesis are returned.
479
480    -----------
481    -- Debug --
482    -----------
483
484    procedure Dump (Self : Pattern_Matcher);
485    --  Dump the compiled version of the regular expression matched by Self.
486
487 --------------------------
488 -- Private Declarations --
489 --------------------------
490
491 private
492
493    subtype Pointer is Program_Size;
494    --  The Pointer type is used to point into Program_Data
495
496    --  Note that the pointer type is not necessarily 2 bytes
497    --  although it is stored in the program using 2 bytes
498
499    type Program_Data is array (Pointer range <>) of Character;
500
501    Program_First : constant := 1;
502
503    --  The "internal use only" fields in regexp are present to pass
504    --  info from compile to execute that permits the execute phase
505    --  to run lots faster on simple cases.  They are:
506
507    --     First              character that must begin a match or ASCII.Nul
508    --     Anchored           true iff match must start at beginning of line
509    --     Must_Have          pointer to string that match must include or null
510    --     Must_Have_Length   length of Must_Have string
511
512    --  First and Anchored permit very fast decisions on suitable
513    --  starting points for a match, cutting down the work a lot.
514    --  Must_Have permits fast rejection of lines that cannot possibly
515    --  match.
516
517    --  The Must_Have tests are costly enough that Optimize
518    --  supplies a Must_Have only if the r.e. contains something potentially
519    --  expensive (at present, the only such thing detected is * or +
520    --  at the start of the r.e., which can involve a lot of backup).
521    --  The length is supplied because the test in Execute needs it
522    --  and Optimize is computing it anyway.
523
524    --  The initialization is meant to fail-safe in case the user of this
525    --  package tries to use an uninitialized matcher. This takes advantage
526    --  of the knowledge that ASCII.Nul translates to the end-of-program (EOP)
527    --  instruction code of the state machine.
528
529    No_Flags         : constant Regexp_Flags := 0;
530    Case_Insensitive : constant Regexp_Flags := 1;
531    Single_Line      : constant Regexp_Flags := 2;
532    Multiple_Lines   : constant Regexp_Flags := 4;
533
534    type Pattern_Matcher (Size : Pointer) is record
535       First            : Character    := ASCII.NUL;  --  internal use only
536       Anchored         : Boolean      := False;      --  internal use only
537       Must_Have        : Pointer      := 0;          --  internal use only
538       Must_Have_Length : Natural      := 0;          --  internal use only
539       Paren_Count      : Natural      := 0;          --  # paren groups
540       Flags            : Regexp_Flags := No_Flags;
541       Program          : Program_Data (Program_First .. Size) :=
542                            (others => ASCII.NUL);
543    end record;
544
545    Never_Match : constant Pattern_Matcher :=
546       (0, ASCII.NUL, False, 0, 0, 0, No_Flags, (others => ASCII.NUL));
547
548 end GNAT.Regpat;