OSDN Git Service

2011-12-02 Thomas Quinot <quinot@adacore.com>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / ada / g-spipat.ads
1 ------------------------------------------------------------------------------
2 --                                                                          --
3 --                         GNAT LIBRARY COMPONENTS                          --
4 --                                                                          --
5 --                G N A T . S P I T B O L . P A T T E R N S                 --
6 --                                                                          --
7 --                                 S p e c                                  --
8 --                                                                          --
9 --                     Copyright (C) 1997-2010, AdaCore                     --
10 --                                                                          --
11 -- GNAT is free software;  you can  redistribute it  and/or modify it under --
12 -- terms of the  GNU General Public License as published  by the Free Soft- --
13 -- ware  Foundation;  either version 3,  or (at your option) any later ver- --
14 -- sion.  GNAT is distributed in the hope that it will be useful, but WITH- --
15 -- OUT ANY WARRANTY;  without even the  implied warranty of MERCHANTABILITY --
16 -- or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.                                     --
17 --                                                                          --
18 -- As a special exception under Section 7 of GPL version 3, you are granted --
19 -- additional permissions described in the GCC Runtime Library Exception,   --
20 -- version 3.1, as published by the Free Software Foundation.               --
21 --                                                                          --
22 -- You should have received a copy of the GNU General Public License and    --
23 -- a copy of the GCC Runtime Library Exception along with this program;     --
24 -- see the files COPYING3 and COPYING.RUNTIME respectively.  If not, see    --
25 -- <http://www.gnu.org/licenses/>.                                          --
26 --                                                                          --
27 -- GNAT was originally developed  by the GNAT team at  New York University. --
28 -- Extensive contributions were provided by Ada Core Technologies Inc.      --
29 --                                                                          --
30 ------------------------------------------------------------------------------
31
32 --  SPITBOL-like pattern construction and matching
33
34 --  This child package of GNAT.SPITBOL provides a complete implementation
35 --  of the SPITBOL-like pattern construction and matching operations. This
36 --  package is based on Macro-SPITBOL created by Robert Dewar.
37
38 ------------------------------------------------------------
39 -- Summary of Pattern Matching Packages in GNAT Hierarchy --
40 ------------------------------------------------------------
41
42 --  There are three related packages that perform pattern matching functions.
43 --  the following is an outline of these packages, to help you determine
44 --  which is best for your needs.
45
46 --     GNAT.Regexp (files g-regexp.ads/g-regexp.adb)
47 --       This is a simple package providing Unix-style regular expression
48 --       matching with the restriction that it matches entire strings. It
49 --       is particularly useful for file name matching, and in particular
50 --       it provides "globbing patterns" that are useful in implementing
51 --       unix or DOS style wild card matching for file names.
52
53 --     GNAT.Regpat (files g-regpat.ads/g-regpat.adb)
54 --       This is a more complete implementation of Unix-style regular
55 --       expressions, copied from the original V7 style regular expression
56 --       library written in C by Henry Spencer. It is functionally the
57 --       same as this library, and uses the same internal data structures
58 --       stored in a binary compatible manner.
59
60 --     GNAT.Spitbol.Patterns (files g-spipat.ads/g-spipat.adb)
61 --       This is a completely general patterm matching package based on the
62 --       pattern language of SNOBOL4, as implemented in SPITBOL. The pattern
63 --       language is modeled on context free grammars, with context sensitive
64 --       extensions that provide full (type 0) computational capabilities.
65
66 with Ada.Strings.Maps; use Ada.Strings.Maps;
67 with Ada.Text_IO;      use Ada.Text_IO;
68
69 package GNAT.Spitbol.Patterns is
70    pragma Elaborate_Body;
71
72    -------------------------------
73    -- Pattern Matching Tutorial --
74    -------------------------------
75
76    --  A pattern matching operation (a call to one of the Match subprograms)
77    --  takes a subject string and a pattern, and optionally a replacement
78    --  string. The replacement string option is only allowed if the subject
79    --  is a variable.
80
81    --  The pattern is matched against the subject string, and either the
82    --  match fails, or it succeeds matching a contiguous substring. If a
83    --  replacement string is specified, then the subject string is modified
84    --  by replacing the matched substring with the given replacement.
85
86    --  Concatenation and Alternation
87    --  =============================
88
89    --    A pattern consists of a series of pattern elements. The pattern is
90    --    built up using either the concatenation operator:
91
92    --       A & B
93
94    --    which means match A followed immediately by matching B, or the
95    --    alternation operator:
96
97    --       A or B
98
99    --    which means first attempt to match A, and then if that does not
100    --    succeed, match B.
101
102    --    There is full backtracking, which means that if a given pattern
103    --    element fails to match, then previous alternatives are matched.
104    --    For example if we have the pattern:
105
106    --      (A or B) & (C or D) & (E or F)
107
108    --    First we attempt to match A, if that succeeds, then we go on to try
109    --    to match C, and if that succeeds, we go on to try to match E. If E
110    --    fails, then we try F. If F fails, then we go back and try matching
111    --    D instead of C. Let's make this explicit using a specific example,
112    --    and introducing the simplest kind of pattern element, which is a
113    --    literal string. The meaning of this pattern element is simply to
114    --    match the characters that correspond to the string characters. Now
115    --    let's rewrite the above pattern form with specific string literals
116    --    as the pattern elements:
117
118    --      ("ABC" or "AB") & ("DEF" or "CDE") & ("GH" or "IJ")
119
120    --    The following strings will be attempted in sequence:
121
122    --       ABC . DEF . GH
123    --       ABC . DEF . IJ
124    --       ABC . CDE . GH
125    --       ABC . CDE . IJ
126    --       AB . DEF . GH
127    --       AB . DEF . IJ
128    --       AB . CDE . GH
129    --       AB . CDE . IJ
130
131    --    Here we use the dot simply to separate the pieces of the string
132    --    matched by the three separate elements.
133
134    --  Moving the Start Point
135    --  ======================
136
137    --    A pattern is not required to match starting at the first character
138    --    of the string, and is not required to match to the end of the string.
139    --    The first attempt does indeed attempt to match starting at the first
140    --    character of the string, trying all the possible alternatives. But
141    --    if all alternatives fail, then the starting point of the match is
142    --    moved one character, and all possible alternatives are attempted at
143    --    the new anchor point.
144
145    --    The entire match fails only when every possible starting point has
146    --    been attempted. As an example, suppose that we had the subject
147    --    string
148
149    --      "ABABCDEIJKL"
150
151    --    matched using the pattern in the previous example:
152
153    --      ("ABC" or "AB") & ("DEF" or "CDE") & ("GH" or "IJ")
154
155    --    would succeed, after two anchor point moves:
156
157    --      "ABABCDEIJKL"
158    --         ^^^^^^^
159    --         matched
160    --         section
161
162    --    This mode of pattern matching is called the unanchored mode. It is
163    --    also possible to put the pattern matcher into anchored mode by
164    --    setting the global variable Anchored_Mode to True. This will cause
165    --    all subsequent matches to be performed in anchored mode, where the
166    --    match is required to start at the first character.
167
168    --    We will also see later how the effect of an anchored match can be
169    --    obtained for a single specified anchor point if this is desired.
170
171    --  Other Pattern Elements
172    --  ======================
173
174    --    In addition to strings (or single characters), there are many special
175    --    pattern elements that correspond to special predefined alternations:
176
177    --      Arb       Matches any string. First it matches the null string, and
178    --                then on a subsequent failure, matches one character, and
179    --                then two characters, and so on. It only fails if the
180    --                entire remaining string is matched.
181
182    --      Bal       Matches a non-empty string that is parentheses balanced
183    --                with respect to ordinary () characters. Examples of
184    --                balanced strings are "ABC", "A((B)C)", and "A(B)C(D)E".
185    --                Bal matches the shortest possible balanced string on the
186    --                first attempt, and if there is a subsequent failure,
187    --                attempts to extend the string.
188
189    --      Cancel    Immediately aborts the entire pattern match, signalling
190    --                failure. This is a specialized pattern element, which is
191    --                useful in conjunction with some of the special pattern
192    --                elements that have side effects.
193
194    --      Fail      The null alternation. Matches no possible strings, so it
195    --                always signals failure. This is a specialized pattern
196    --                element, which is useful in conjunction with some of the
197    --                special pattern elements that have side effects.
198
199    --      Fence     Matches the null string at first, and then if a failure
200    --                causes alternatives to be sought, aborts the match (like
201    --                a Cancel). Note that using Fence at the start of a pattern
202    --                has the same effect as matching in anchored mode.
203
204    --      Rest      Matches from the current point to the last character in
205    --                the string. This is a specialized pattern element, which
206    --                is useful in conjunction with some of the special pattern
207    --                elements that have side effects.
208
209    --      Succeed   Repeatedly matches the null string (it is equivalent to
210    --                the alternation ("" or "" or "" ....). This is a special
211    --                pattern element, which is useful in conjunction with some
212    --                of the special pattern elements that have side effects.
213
214    --  Pattern Construction Functions
215    --  ==============================
216
217    --    The following functions construct additional pattern elements
218
219    --      Any(S)    Where S is a string, matches a single character that is
220    --                any one of the characters in S. Fails if the current
221    --                character is not one of the given set of characters.
222
223    --      Arbno(P)  Where P is any pattern, matches any number of instances
224    --                of the pattern, starting with zero occurrences. It is
225    --                thus equivalent to ("" or (P & ("" or (P & ("" ....)))).
226    --                The pattern P may contain any number of pattern elements
227    --                including the use of alternation and concatenation.
228
229    --      Break(S)  Where S is a string, matches a string of zero or more
230    --                characters up to but not including a break character
231    --                that is one of the characters given in the string S.
232    --                Can match the null string, but cannot match the last
233    --                character in the string, since a break character is
234    --                required to be present.
235
236    --      BreakX(S) Where S is a string, behaves exactly like Break(S) when
237    --                it first matches, but if a string is successfully matched,
238    --                then a subsequent failure causes an attempt to extend the
239    --                matched string.
240
241    --      Fence(P)  Where P is a pattern, attempts to match the pattern P
242    --                including trying all possible alternatives of P. If none
243    --                of these alternatives succeeds, then the Fence pattern
244    --                fails. If one alternative succeeds, then the pattern
245    --                match proceeds, but on a subsequent failure, no attempt
246    --                is made to search for alternative matches of P. The
247    --                pattern P may contain any number of pattern elements
248    --                including the use of alternation and concatenation.
249
250    --      Len(N)    Where N is a natural number, matches the given number of
251    --                characters. For example, Len(10) matches any string that
252    --                is exactly ten characters long.
253
254    --      NotAny(S) Where S is a string, matches a single character that is
255    --                not one of the characters of S. Fails if the current
256    --                character is one of the given set of characters.
257
258    --      NSpan(S)  Where S is a string, matches a string of zero or more
259    --                characters that is among the characters given in the
260    --                string. Always matches the longest possible such string.
261    --                Always succeeds, since it can match the null string.
262
263    --      Pos(N)    Where N is a natural number, matches the null string
264    --                if exactly N characters have been matched so far, and
265    --                otherwise fails.
266
267    --      Rpos(N)   Where N is a natural number, matches the null string
268    --                if exactly N characters remain to be matched, and
269    --                otherwise fails.
270
271    --      Rtab(N)   Where N is a natural number, matches characters from
272    --                the current position until exactly N characters remain
273    --                to be matched in the string. Fails if fewer than N
274    --                unmatched characters remain in the string.
275
276    --      Tab(N)    Where N is a natural number, matches characters from
277    --                the current position until exactly N characters have
278    --                been matched in all. Fails if more than N characters
279    --                have already been matched.
280
281    --      Span(S)   Where S is a string, matches a string of one or more
282    --                characters that is among the characters given in the
283    --                string. Always matches the longest possible such string.
284    --                Fails if the current character is not one of the given
285    --                set of characters.
286
287    --  Recursive Pattern Matching
288    --  ==========================
289
290    --    The plus operator (+P) where P is a pattern variable, creates
291    --    a recursive pattern that will, at pattern matching time, follow
292    --    the pointer to obtain the referenced pattern, and then match this
293    --    pattern. This may be used to construct recursive patterns. Consider
294    --    for example:
295
296    --       P := ("A" or ("B" & (+P)))
297
298    --    On the first attempt, this pattern attempts to match the string "A".
299    --    If this fails, then the alternative matches a "B", followed by an
300    --    attempt to match P again. This second attempt first attempts to
301    --    match "A", and so on. The result is a pattern that will match a
302    --    string of B's followed by a single A.
303
304    --    This particular example could simply be written as NSpan('B') & 'A',
305    --    but the use of recursive patterns in the general case can construct
306    --    complex patterns which could not otherwise be built.
307
308    --  Pattern Assignment Operations
309    --  =============================
310
311    --    In addition to the overall result of a pattern match, which indicates
312    --    success or failure, it is often useful to be able to keep track of
313    --    the pieces of the subject string that are matched by individual
314    --    pattern elements, or subsections of the pattern.
315
316    --    The pattern assignment operators allow this capability. The first
317    --    form is the immediate assignment:
318
319    --       P * S
320
321    --    Here P is an arbitrary pattern, and S is a variable of type VString
322    --    that will be set to the substring matched by P. This assignment
323    --    happens during pattern matching, so if P matches more than once,
324    --    then the assignment happens more than once.
325
326    --    The deferred assignment operation:
327
328    --      P ** S
329
330    --    avoids these multiple assignments by deferring the assignment to the
331    --    end of the match. If the entire match is successful, and if the
332    --    pattern P was part of the successful match, then at the end of the
333    --    matching operation the assignment to S of the string matching P is
334    --    performed.
335
336    --    The cursor assignment operation:
337
338    --      Setcur(N'Access)
339
340    --    assigns the current cursor position to the natural variable N. The
341    --    cursor position is defined as the count of characters that have been
342    --    matched so far (including any start point moves).
343
344    --    Finally the operations * and ** may be used with values of type
345    --    Text_IO.File_Access. The effect is to do a Put_Line operation of
346    --    the matched substring. These are particularly useful in debugging
347    --    pattern matches.
348
349    --  Deferred Matching
350    --  =================
351
352    --    The pattern construction functions (such as Len and Any) all permit
353    --    the use of pointers to natural or string values, or functions that
354    --    return natural or string values. These forms cause the actual value
355    --    to be obtained at pattern matching time. This allows interesting
356    --    possibilities for constructing dynamic patterns as illustrated in
357    --    the examples section.
358
359    --    In addition the (+S) operator may be used where S is a pointer to
360    --    string or function returning string, with a similar deferred effect.
361
362    --    A special use of deferred matching is the construction of predicate
363    --    functions. The element (+P) where P is an access to a function that
364    --    returns a Boolean value, causes the function to be called at the
365    --    time the element is matched. If the function returns True, then the
366    --    null string is matched, if the function returns False, then failure
367    --    is signalled and previous alternatives are sought.
368
369    --  Deferred Replacement
370    --  ====================
371
372    --    The simple model given for pattern replacement (where the matched
373    --    substring is replaced by the string given as the third argument to
374    --    Match) works fine in simple cases, but this approach does not work
375    --    in the case where the expression used as the replacement string is
376    --    dependent on values set by the match.
377
378    --    For example, suppose we want to find an instance of a parenthesized
379    --    character, and replace the parentheses with square brackets. At first
380    --    glance it would seem that:
381
382    --      Match (Subject, '(' & Len (1) * Char & ')', '[' & Char & ']');
383
384    --    would do the trick, but that does not work, because the third
385    --    argument to Match gets evaluated too early, before the call to
386    --    Match, and before the pattern match has had a chance to set Char.
387
388    --    To solve this problem we provide the deferred replacement capability.
389    --    With this approach, which of course is only needed if the pattern
390    --    involved has side effects, is to do the match in two stages. The
391    --    call to Match sets a pattern result in a variable of the private
392    --    type Match_Result, and then a subsequent Replace operation uses
393    --    this Match_Result object to perform the required replacement.
394
395    --    Using this approach, we can now write the above operation properly
396    --    in a manner that will work:
397
398    --      M : Match_Result;
399    --      ...
400    --      Match (Subject, '(' & Len (1) * Char & ')', M);
401    --      Replace (M, '[' & Char & ']');
402
403    --    As with other Match cases, there is a function and procedure form
404    --    of this match call. A call to Replace after a failed match has no
405    --    effect. Note that Subject should not be modified between the calls.
406
407    --  Examples of Pattern Matching
408    --  ============================
409
410    --    First a simple example of the use of pattern replacement to remove
411    --    a line number from the start of a string. We assume that the line
412    --    number has the form of a string of decimal digits followed by a
413    --    period, followed by one or more spaces.
414
415    --       Digs : constant Pattern := Span("0123456789");
416
417    --       Lnum : constant Pattern := Pos(0) & Digs & '.' & Span(' ');
418
419    --    Now to use this pattern we simply do a match with a replacement:
420
421    --       Match (Line, Lnum, "");
422
423    --    which replaces the line number by the null string. Note that it is
424    --    also possible to use an Ada.Strings.Maps.Character_Set value as an
425    --    argument to Span and similar functions, and in particular all the
426    --    useful constants 'in Ada.Strings.Maps.Constants are available. This
427    --    means that we could define Digs as:
428
429    --       Digs : constant Pattern := Span(Decimal_Digit_Set);
430
431    --    The style we use here, of defining constant patterns and then using
432    --    them is typical. It is possible to build up patterns dynamically,
433    --    but it is usually more efficient to build them in pieces in advance
434    --    using constant declarations. Note in particular that although it is
435    --    possible to construct a pattern directly as an argument for the
436    --    Match routine, it is much more efficient to preconstruct the pattern
437    --    as we did in this example.
438
439    --    Now let's look at the use of pattern assignment to break a
440    --    string into sections. Suppose that the input string has two
441    --    unsigned decimal integers, separated by spaces or a comma,
442    --    with spaces allowed anywhere. Then we can isolate the two
443    --    numbers with the following pattern:
444
445    --       Num1, Num2 : aliased VString;
446
447    --       B : constant Pattern := NSpan(' ');
448
449    --       N : constant Pattern := Span("0123456789");
450
451    --       T : constant Pattern :=
452    --             NSpan(' ') & N * Num1 & Span(" ,") & N * Num2;
453
454    --    The match operation Match (" 124, 257  ", T) would assign the
455    --    string 124 to Num1 and the string 257 to Num2.
456
457    --    Now let's see how more complex elements can be built from the
458    --    set of primitive elements. The following pattern matches strings
459    --    that have the syntax of Ada 95 based literals:
460
461    --       Digs  : constant Pattern := Span(Decimal_Digit_Set);
462    --       UDigs : constant Pattern := Digs & Arbno('_' & Digs);
463
464    --       Edig  : constant Pattern := Span(Hexadecimal_Digit_Set);
465    --       UEdig : constant Pattern := Edig & Arbno('_' & Edig);
466
467    --       Bnum  : constant Pattern := Udigs & '#' & UEdig & '#';
468
469    --    A match against Bnum will now match the desired strings, e.g.
470    --    it will match 16#123_abc#, but not a#b#. However, this pattern
471    --    is not quite complete, since it does not allow colons to replace
472    --    the pound signs. The following is more complete:
473
474    --       Bchar : constant Pattern := Any("#:");
475    --       Bnum  : constant Pattern := Udigs & Bchar & UEdig & Bchar;
476
477    --    but that is still not quite right, since it allows # and : to be
478    --    mixed, and they are supposed to be used consistently. We solve
479    --    this by using a deferred match.
480
481    --       Temp  : aliased VString;
482
483    --       Bnum  : constant Pattern :=
484    --                 Udigs & Bchar * Temp & UEdig & (+Temp)
485
486    --    Here the first instance of the base character is stored in Temp, and
487    --    then later in the pattern we rematch the value that was assigned.
488
489    --    For an example of a recursive pattern, let's define a pattern
490    --    that is like the built in Bal, but the string matched is balanced
491    --    with respect to square brackets or curly brackets.
492
493    --    The language for such strings might be defined in extended BNF as
494
495    --      ELEMENT ::= <any character other than [] or {}>
496    --                  | '[' BALANCED_STRING ']'
497    --                  | '{' BALANCED_STRING '}'
498
499    --      BALANCED_STRING ::= ELEMENT {ELEMENT}
500
501    --    Here we use {} to indicate zero or more occurrences of a term, as
502    --    is common practice in extended BNF. Now we can translate the above
503    --    BNF into recursive patterns as follows:
504
505    --      Element, Balanced_String : aliased Pattern;
506    --      .
507    --      .
508    --      .
509    --      Element := NotAny ("[]{}")
510    --                   or
511    --                 ('[' & (+Balanced_String) & ']')
512    --                   or
513    --                 ('{' & (+Balanced_String) & '}');
514
515    --      Balanced_String := Element & Arbno (Element);
516
517    --    Note the important use of + here to refer to a pattern not yet
518    --    defined. Note also that we use assignments precisely because we
519    --    cannot refer to as yet undeclared variables in initializations.
520
521    --    Now that this pattern is constructed, we can use it as though it
522    --    were a new primitive pattern element, and for example, the match:
523
524    --      Match ("xy[ab{cd}]", Balanced_String * Current_Output & Fail);
525
526    --    will generate the output:
527
528    --       x
529    --       xy
530    --       xy[ab{cd}]
531    --       y
532    --       y[ab{cd}]
533    --       [ab{cd}]
534    --       a
535    --       ab
536    --       ab{cd}
537    --       b
538    --       b{cd}
539    --       {cd}
540    --       c
541    --       cd
542    --       d
543
544    --    Note that the function of the fail here is simply to force the
545    --    pattern Balanced_String to match all possible alternatives. Studying
546    --    the operation of this pattern in detail is highly instructive.
547
548    --    Finally we give a rather elaborate example of the use of deferred
549    --    matching. The following declarations build up a pattern which will
550    --    find the longest string of decimal digits in the subject string.
551
552    --       Max, Cur : VString;
553    --       Loc      : Natural;
554
555    --       function GtS return Boolean is
556    --       begin
557    --          return Length (Cur) > Length (Max);
558    --       end GtS;
559
560    --       Digit : constant Character_Set := Decimal_Digit_Set;
561
562    --       Digs  : constant Pattern := Span(Digit);
563
564    --       Find : constant Pattern :=
565    --         "" * Max & Fence            & -- initialize Max to null
566    --         BreakX (Digit)              & -- scan looking for digits
567    --         ((Span(Digit) * Cur         & -- assign next string to Cur
568    --          (+GtS'Unrestricted_Access) & -- check size(Cur) > Size(Max)
569    --          Setcur(Loc'Access))          -- if so, save location
570    --                   * Max)            & -- and assign to Max
571    --         Fail;                         -- seek all alternatives
572
573    --    As we see from the comments here, complex patterns like this take
574    --    on aspects of sequential programs. In fact they are sequential
575    --    programs with general backtracking. In this pattern, we first use
576    --    a pattern assignment that matches null and assigns it to Max, so
577    --    that it is initialized for the new match. Now BreakX scans to the
578    --    next digit. Arb would do here, but BreakX will be more efficient.
579    --    Once we have found a digit, we scan out the longest string of
580    --    digits with Span, and assign it to Cur. The deferred call to GtS
581    --    tests if the string we assigned to Cur is the longest so far. If
582    --    not, then failure is signalled, and we seek alternatives (this
583    --    means that BreakX will extend and look for the next digit string).
584    --    If the call to GtS succeeds then the matched string is assigned
585    --    as the largest string so far into Max and its location is saved
586    --    in Loc. Finally Fail forces the match to fail and seek alternatives,
587    --    so that the entire string is searched.
588
589    --    If the pattern Find is matched against a string, the variable Max
590    --    at the end of the pattern will have the longest string of digits,
591    --    and Loc will be the starting character location of the string. For
592    --    example, Match("ab123cd4657ef23", Find) will assign "4657" to Max
593    --    and 11 to Loc (indicating that the string ends with the eleventh
594    --    character of the string).
595
596    --    Note: the use of Unrestricted_Access to reference GtS will not
597    --    be needed if GtS is defined at the outer level, but definitely
598    --    will be necessary if GtS is a nested function (in which case of
599    --    course the scope of the pattern Find will be restricted to this
600    --    nested scope, and this cannot be checked, i.e. use of the pattern
601    --    outside this scope is erroneous). Generally it is a good idea to
602    --    define patterns and the functions they call at the outer level
603    --    where possible, to avoid such problems.
604
605    --  Correspondence with Pattern Matching in SPITBOL
606    --  ===============================================
607
608    --    Generally the Ada syntax and names correspond closely to SPITBOL
609    --    syntax for pattern matching construction.
610
611    --      The basic pattern construction operators are renamed as follows:
612
613    --          Spitbol     Ada
614
615    --          (space)      &
616    --             |         or
617    --             $         *
618    --             .         **
619
620    --      The Ada operators were chosen so that the relative precedences of
621    --      these operators corresponds to that of the Spitbol operators, but
622    --      as always, the use of parentheses is advisable to clarify.
623
624    --    The pattern construction operators all have similar names except for
625
626    --          Spitbol      Ada
627
628    --          Abort        Cancel
629    --          Rem          Rest
630
631    --    where we have clashes with Ada reserved names
632
633    --    Ada requires the use of 'Access to refer to functions used in the
634    --    pattern match, and often the use of 'Unrestricted_Access may be
635    --    necessary to get around the scope restrictions if the functions
636    --    are not declared at the outer level.
637
638    --    The actual pattern matching syntax is modified in Ada as follows:
639
640    --          Spitbol      Ada
641
642    --          X Y          Match (X, Y);
643    --          X Y = Z      Match (X, Y, Z);
644
645    --    and pattern failure is indicated by returning a Boolean result from
646    --    the Match function (True for success, False for failure).
647
648    -----------------------
649    -- Type Declarations --
650    -----------------------
651
652    type Pattern is private;
653    --  Type representing a pattern. This package provides a complete set of
654    --  operations for constructing patterns that can be used in the pattern
655    --  matching operations provided.
656
657    type Boolean_Func is access function return Boolean;
658    --  General Boolean function type. When this type is used as a formal
659    --  parameter type in this package, it indicates a deferred predicate
660    --  pattern. The function will be called when the pattern element is
661    --  matched and failure signalled if False is returned.
662
663    type Natural_Func is access function return Natural;
664    --  General Natural function type. When this type is used as a formal
665    --  parameter type in this package, it indicates a deferred pattern.
666    --  The function will be called when the pattern element is matched
667    --  to obtain the currently referenced Natural value.
668
669    type VString_Func is access function return VString;
670    --  General VString function type. When this type is used as a formal
671    --  parameter type in this package, it indicates a deferred pattern.
672    --  The function will be called when the pattern element is matched
673    --  to obtain the currently referenced string value.
674
675    subtype PString is String;
676    --  This subtype is used in the remainder of the package to indicate a
677    --  formal parameter that is converted to its corresponding pattern,
678    --  i.e. a pattern that matches the characters of the string.
679
680    subtype PChar is Character;
681    --  Similarly, this subtype is used in the remainder of the package to
682    --  indicate a formal parameter that is converted to its corresponding
683    --  pattern, i.e. a pattern that matches this one character.
684
685    subtype VString_Var is VString;
686    subtype Pattern_Var is Pattern;
687    --  These synonyms are used as formal parameter types to a function where,
688    --  if the language allowed, we would use in out parameters, but we are
689    --  not allowed to have in out parameters for functions. Instead we pass
690    --  actuals which must be variables, and with a bit of trickery in the
691    --  body, manage to interpret them properly as though they were indeed
692    --  in out parameters.
693
694    pragma Warnings (Off, VString_Var);
695    pragma Warnings (Off, Pattern_Var);
696    --  We turn off warnings for these two types so that when variables are used
697    --  as arguments in this context, warnings about them not being assigned in
698    --  the source program will be suppressed.
699
700    --------------------------------
701    -- Basic Pattern Construction --
702    --------------------------------
703
704    function "&"  (L : Pattern; R : Pattern) return Pattern;
705    function "&"  (L : PString; R : Pattern) return Pattern;
706    function "&"  (L : Pattern; R : PString) return Pattern;
707    function "&"  (L : PChar;   R : Pattern) return Pattern;
708    function "&"  (L : Pattern; R : PChar)   return Pattern;
709
710    --  Pattern concatenation. Matches L followed by R
711
712    function "or" (L : Pattern; R : Pattern) return Pattern;
713    function "or" (L : PString; R : Pattern) return Pattern;
714    function "or" (L : Pattern; R : PString) return Pattern;
715    function "or" (L : PString; R : PString) return Pattern;
716    function "or" (L : PChar;   R : Pattern) return Pattern;
717    function "or" (L : Pattern; R : PChar)   return Pattern;
718    function "or" (L : PChar;   R : PChar)   return Pattern;
719    function "or" (L : PString; R : PChar)   return Pattern;
720    function "or" (L : PChar;   R : PString) return Pattern;
721    --  Pattern alternation. Creates a pattern that will first try to match
722    --  L and then on a subsequent failure, attempts to match R instead.
723
724    ----------------------------------
725    -- Pattern Assignment Functions --
726    ----------------------------------
727
728    function "*" (P : Pattern; Var : VString_Var)  return Pattern;
729    function "*" (P : PString; Var : VString_Var)  return Pattern;
730    function "*" (P : PChar;   Var : VString_Var)  return Pattern;
731    --  Matches P, and if the match succeeds, assigns the matched substring
732    --  to the given VString variable S. This assignment happens as soon as
733    --  the substring is matched, and if the pattern P1 is matched more than
734    --  once during the course of the match, then the assignment will occur
735    --  more than once.
736
737    function "**" (P : Pattern; Var : VString_Var) return Pattern;
738    function "**" (P : PString; Var : VString_Var) return Pattern;
739    function "**" (P : PChar;   Var : VString_Var) return Pattern;
740    --  Like "*" above, except that the assignment happens at most once
741    --  after the entire match is completed successfully. If the match
742    --  fails, then no assignment takes place.
743
744    ----------------------------------
745    -- Deferred Matching Operations --
746    ----------------------------------
747
748    function "+" (Str : VString_Var)  return Pattern;
749    --  Here Str must be a VString variable. This function constructs a
750    --  pattern which at pattern matching time will access the current
751    --  value of this variable, and match against these characters.
752
753    function "+" (Str : VString_Func) return Pattern;
754    --  Constructs a pattern which at pattern matching time calls the given
755    --  function, and then matches against the string or character value
756    --  that is returned by the call.
757
758    function "+" (P : Pattern_Var)    return Pattern;
759    --  Here P must be a Pattern variable. This function constructs a
760    --  pattern which at pattern matching time will access the current
761    --  value of this variable, and match against the pattern value.
762
763    function "+" (P : Boolean_Func)   return Pattern;
764    --  Constructs a predicate pattern function that at pattern matching time
765    --  calls the given function. If True is returned, then the pattern matches.
766    --  If False is returned, then failure is signalled.
767
768    --------------------------------
769    -- Pattern Building Functions --
770    --------------------------------
771
772    function Arb                                             return Pattern;
773    --  Constructs a pattern that will match any string. On the first attempt,
774    --  the pattern matches a null string, then on each successive failure, it
775    --  matches one more character, and only fails if matching the entire rest
776    --  of the string.
777
778    function Arbno  (P : Pattern)                            return Pattern;
779    function Arbno  (P : PString)                            return Pattern;
780    function Arbno  (P : PChar)                              return Pattern;
781    --  Pattern repetition. First matches null, then on a subsequent failure
782    --  attempts to match an additional instance of the given pattern.
783    --  Equivalent to (but more efficient than) P & ("" or (P & ("" or ...
784
785    function Any    (Str : String)                           return Pattern;
786    function Any    (Str : VString)                          return Pattern;
787    function Any    (Str : Character)                        return Pattern;
788    function Any    (Str : Character_Set)                    return Pattern;
789    function Any    (Str : not null access VString)          return Pattern;
790    function Any    (Str : VString_Func)                     return Pattern;
791    --  Constructs a pattern that matches a single character that is one of
792    --  the characters in the given argument. The pattern fails if the current
793    --  character is not in Str.
794
795    function Bal                                             return Pattern;
796    --  Constructs a pattern that will match any non-empty string that is
797    --  parentheses balanced with respect to the normal parentheses characters.
798    --  Attempts to extend the string if a subsequent failure occurs.
799
800    function Break  (Str : String)                           return Pattern;
801    function Break  (Str : VString)                          return Pattern;
802    function Break  (Str : Character)                        return Pattern;
803    function Break  (Str : Character_Set)                    return Pattern;
804    function Break  (Str : not null access VString)          return Pattern;
805    function Break  (Str : VString_Func)                     return Pattern;
806    --  Constructs a pattern that matches a (possibly null) string which
807    --  is immediately followed by a character in the given argument. This
808    --  character is not part of the matched string. The pattern fails if
809    --  the remaining characters to be matched do not include any of the
810    --  characters in Str.
811
812    function BreakX (Str : String)                           return Pattern;
813    function BreakX (Str : VString)                          return Pattern;
814    function BreakX (Str : Character)                        return Pattern;
815    function BreakX (Str : Character_Set)                    return Pattern;
816    function BreakX (Str : not null access VString)          return Pattern;
817    function BreakX (Str : VString_Func)                     return Pattern;
818    --  Like Break, but the pattern attempts to extend on a failure to find
819    --  the next occurrence of a character in Str, and only fails when the
820    --  last such instance causes a failure.
821
822    function Cancel                                          return Pattern;
823    --  Constructs a pattern that immediately aborts the entire match
824
825    function Fail                                            return Pattern;
826    --  Constructs a pattern that always fails
827
828    function Fence                                           return Pattern;
829    --  Constructs a pattern that matches null on the first attempt, and then
830    --  causes the entire match to be aborted if a subsequent failure occurs.
831
832    function Fence  (P : Pattern)                            return Pattern;
833    --  Constructs a pattern that first matches P. If P fails, then the
834    --  constructed pattern fails. If P succeeds, then the match proceeds,
835    --  but if subsequent failure occurs, alternatives in P are not sought.
836    --  The idea of Fence is that each time the pattern is matched, just
837    --  one attempt is made to match P, without trying alternatives.
838
839    function Len    (Count : Natural)                        return Pattern;
840    function Len    (Count : not null access Natural)        return Pattern;
841    function Len    (Count : Natural_Func)                   return Pattern;
842    --  Constructs a pattern that matches exactly the given number of
843    --  characters. The pattern fails if fewer than this number of characters
844    --  remain to be matched in the string.
845
846    function NotAny (Str : String)                           return Pattern;
847    function NotAny (Str : VString)                          return Pattern;
848    function NotAny (Str : Character)                        return Pattern;
849    function NotAny (Str : Character_Set)                    return Pattern;
850    function NotAny (Str : not null access VString)          return Pattern;
851    function NotAny (Str : VString_Func)                     return Pattern;
852    --  Constructs a pattern that matches a single character that is not
853    --  one of the characters in the given argument. The pattern Fails if
854    --  the current character is in Str.
855
856    function NSpan  (Str : String)                           return Pattern;
857    function NSpan  (Str : VString)                          return Pattern;
858    function NSpan  (Str : Character)                        return Pattern;
859    function NSpan  (Str : Character_Set)                    return Pattern;
860    function NSpan  (Str : not null access VString)          return Pattern;
861    function NSpan  (Str : VString_Func)                     return Pattern;
862    --  Constructs a pattern that matches the longest possible string
863    --  consisting entirely of characters from the given argument. The
864    --  string may be empty, so this pattern always succeeds.
865
866    function Pos    (Count : Natural)                        return Pattern;
867    function Pos    (Count : not null access Natural)        return Pattern;
868    function Pos    (Count : Natural_Func)                   return Pattern;
869    --  Constructs a pattern that matches the null string if exactly Count
870    --  characters have already been matched, and otherwise fails.
871
872    function Rest                                            return Pattern;
873    --  Constructs a pattern that always succeeds, matching the remaining
874    --  unmatched characters in the pattern.
875
876    function Rpos   (Count : Natural)                        return Pattern;
877    function Rpos   (Count : not null access Natural)        return Pattern;
878    function Rpos   (Count : Natural_Func)                   return Pattern;
879    --  Constructs a pattern that matches the null string if exactly Count
880    --  characters remain to be matched in the string, and otherwise fails.
881
882    function Rtab   (Count : Natural)                        return Pattern;
883    function Rtab   (Count : not null access Natural)        return Pattern;
884    function Rtab   (Count : Natural_Func)                   return Pattern;
885    --  Constructs a pattern that matches from the current location until
886    --  exactly Count characters remain to be matched in the string. The
887    --  pattern fails if fewer than Count characters remain to be matched.
888
889    function Setcur (Var : not null access Natural)          return Pattern;
890    --  Constructs a pattern that matches the null string, and assigns the
891    --  current cursor position in the string. This value is the number of
892    --  characters matched so far. So it is zero at the start of the match.
893
894    function Span   (Str : String)                           return Pattern;
895    function Span   (Str : VString)                          return Pattern;
896    function Span   (Str : Character)                        return Pattern;
897    function Span   (Str : Character_Set)                    return Pattern;
898    function Span   (Str : not null access VString)          return Pattern;
899    function Span   (Str : VString_Func)                     return Pattern;
900    --  Constructs a pattern that matches the longest possible string
901    --  consisting entirely of characters from the given argument. The
902    --  string cannot be empty , so the pattern fails if the current
903    --  character is not one of the characters in Str.
904
905    function Succeed                                         return Pattern;
906    --  Constructs a pattern that succeeds matching null, both on the first
907    --  attempt, and on any rematch attempt, i.e. it is equivalent to an
908    --  infinite alternation of null strings.
909
910    function Tab    (Count : Natural)                        return Pattern;
911    function Tab    (Count : not null access Natural)        return Pattern;
912    function Tab    (Count : Natural_Func)                   return Pattern;
913    --  Constructs a pattern that from the current location until Count
914    --  characters have been matched. The pattern fails if more than Count
915    --  characters have already been matched.
916
917    ---------------------------------
918    -- Pattern Matching Operations --
919    ---------------------------------
920
921    --  The Match function performs an actual pattern matching operation.
922    --  The versions with three parameters perform a match without modifying
923    --  the subject string and return a Boolean result indicating if the
924    --  match is successful or not. The Anchor parameter is set to True to
925    --  obtain an anchored match in which the pattern is required to match
926    --  the first character of the string. In an unanchored match, which is
927
928    --  the default, successive attempts are made to match the given pattern
929    --  at each character of the subject string until a match succeeds, or
930    --  until all possibilities have failed.
931
932    --  Note that pattern assignment functions in the pattern may generate
933    --  side effects, so these functions are not necessarily pure.
934
935    Anchored_Mode : Boolean := False;
936    --  This global variable can be set True to cause all subsequent pattern
937    --  matches to operate in anchored mode. In anchored mode, no attempt is
938    --  made to move the anchor point, so that if the match succeeds it must
939    --  succeed starting at the first character. Note that the effect of
940    --  anchored mode may be achieved in individual pattern matches by using
941    --  Fence or Pos(0) at the start of the pattern.
942
943    Pattern_Stack_Overflow : exception;
944    --  Exception raised if internal pattern matching stack overflows. This
945    --  is typically the result of runaway pattern recursion. If there is a
946    --  genuine case of stack overflow, then either the match must be broken
947    --  down into simpler steps, or the stack limit must be reset.
948
949    Stack_Size : constant Positive := 2000;
950    --  Size used for internal pattern matching stack. Increase this size if
951    --  complex patterns cause Pattern_Stack_Overflow to be raised.
952
953    --  Simple match functions. The subject is matched against the pattern.
954    --  Any immediate or deferred assignments or writes are executed, and
955    --  the returned value indicates whether or not the match succeeded.
956
957    function Match
958      (Subject : VString;
959       Pat     : Pattern) return Boolean;
960
961    function Match
962      (Subject : VString;
963       Pat     : PString) return Boolean;
964
965    function Match
966      (Subject : String;
967       Pat     : Pattern) return Boolean;
968
969    function Match
970      (Subject : String;
971       Pat     : PString) return Boolean;
972
973    --  Replacement functions. The subject is matched against the pattern.
974    --  Any immediate or deferred assignments or writes are executed, and
975    --  the returned value indicates whether or not the match succeeded.
976    --  If the match succeeds, then the matched part of the subject string
977    --  is replaced by the given Replace string.
978
979    function Match
980      (Subject : VString_Var;
981       Pat     : Pattern;
982       Replace : VString) return Boolean;
983
984    function Match
985      (Subject : VString_Var;
986       Pat     : PString;
987       Replace : VString) return Boolean;
988
989    function Match
990      (Subject : VString_Var;
991       Pat     : Pattern;
992       Replace : String) return Boolean;
993
994    function Match
995      (Subject : VString_Var;
996       Pat     : PString;
997       Replace : String) return Boolean;
998
999    --  Simple match procedures. The subject is matched against the pattern.
1000    --  Any immediate or deferred assignments or writes are executed. No
1001    --  indication of success or failure is returned.
1002
1003    procedure Match
1004      (Subject : VString;
1005       Pat     : Pattern);
1006
1007    procedure Match
1008      (Subject : VString;
1009       Pat     : PString);
1010
1011    procedure Match
1012      (Subject : String;
1013       Pat     : Pattern);
1014
1015    procedure Match
1016      (Subject : String;
1017       Pat     : PString);
1018
1019    --  Replacement procedures. The subject is matched against the pattern.
1020    --  Any immediate or deferred assignments or writes are executed. No
1021    --  indication of success or failure is returned. If the match succeeds,
1022    --  then the matched part of the subject string is replaced by the given
1023    --  Replace string.
1024
1025    procedure Match
1026      (Subject : in out VString;
1027       Pat     : Pattern;
1028       Replace : VString);
1029
1030    procedure Match
1031      (Subject : in out VString;
1032       Pat     : PString;
1033       Replace : VString);
1034
1035    procedure Match
1036      (Subject : in out VString;
1037       Pat     : Pattern;
1038       Replace : String);
1039
1040    procedure Match
1041      (Subject : in out VString;
1042       Pat     : PString;
1043       Replace : String);
1044
1045    --  Deferred Replacement
1046
1047    type Match_Result is private;
1048    --  Type used to record result of pattern match
1049
1050    subtype Match_Result_Var is Match_Result;
1051    --  This synonyms is used as a formal parameter type to a function where,
1052    --  if the language allowed, we would use an in out parameter, but we are
1053    --  not allowed to have in out parameters for functions. Instead we pass
1054    --  actuals which must be variables, and with a bit of trickery in the
1055    --  body, manage to interpret them properly as though they were indeed
1056    --  in out parameters.
1057
1058    function Match
1059      (Subject : VString_Var;
1060       Pat     : Pattern;
1061       Result  : Match_Result_Var) return Boolean;
1062
1063    procedure Match
1064      (Subject : in out VString;
1065       Pat     : Pattern;
1066       Result  : out Match_Result);
1067
1068    procedure Replace
1069      (Result  : in out Match_Result;
1070       Replace : VString);
1071    --  Given a previous call to Match which set Result, performs a pattern
1072    --  replacement if the match was successful. Has no effect if the match
1073    --  failed. This call should immediately follow the Match call.
1074
1075    ------------------------
1076    -- Debugging Routines --
1077    ------------------------
1078
1079    --  Debugging pattern matching operations can often be quite complex,
1080    --  since there is no obvious way to trace the progress of the match.
1081    --  The declarations in this section provide some debugging assistance.
1082
1083    Debug_Mode : Boolean := False;
1084    --  This global variable can be set True to generate debugging on all
1085    --  subsequent calls to Match. The debugging output is a full trace of
1086    --  the actions of the pattern matcher, written to Standard_Output. The
1087    --  level of this information is intended to be comprehensible at the
1088    --  abstract level of this package declaration. However, note that the
1089    --  use of this switch often generates large amounts of output.
1090
1091    function "*"  (P : Pattern; Fil : File_Access)           return Pattern;
1092    function "*"  (P : PString; Fil : File_Access)           return Pattern;
1093    function "*"  (P : PChar;   Fil : File_Access)           return Pattern;
1094    function "**" (P : Pattern; Fil : File_Access)           return Pattern;
1095    function "**" (P : PString; Fil : File_Access)           return Pattern;
1096    function "**" (P : PChar;   Fil : File_Access)           return Pattern;
1097    --  These are similar to the corresponding pattern assignment operations
1098    --  except that instead of setting the value of a variable, the matched
1099    --  substring is written to the appropriate file. This can be useful in
1100    --  following the progress of a match without generating the full amount
1101    --  of information obtained by setting Debug_Mode to True.
1102
1103    Terminal : constant File_Access := Standard_Error;
1104    Output   : constant File_Access := Standard_Output;
1105    --  Two handy synonyms for use with the above pattern write operations
1106
1107    --  Finally we have some routines that are useful for determining what
1108    --  patterns are in use, particularly if they are constructed dynamically.
1109
1110    function Image (P : Pattern) return String;
1111    function Image (P : Pattern) return VString;
1112    --  This procedures yield strings that corresponds to the syntax needed
1113    --  to create the given pattern using the functions in this package. The
1114    --  form of this string is such that it could actually be compiled and
1115    --  evaluated to yield the required pattern except for references to
1116    --  variables and functions, which are output using one of the following
1117    --  forms:
1118    --
1119    --     access Natural     NP(16#...#)
1120    --     access Pattern     PP(16#...#)
1121    --     access VString     VP(16#...#)
1122    --
1123    --     Natural_Func       NF(16#...#)
1124    --     VString_Func       VF(16#...#)
1125    --
1126    --  where 16#...# is the hex representation of the integer address that
1127    --  corresponds to the given access value
1128
1129    procedure Dump (P : Pattern);
1130    --  This procedure writes information about the pattern to Standard_Out.
1131    --  The format of this information is keyed to the internal data structures
1132    --  used to implement patterns. The information provided by Dump is thus
1133    --  more precise than that yielded by Image, but is also a bit more obscure
1134    --  (i.e. it cannot be interpreted solely in terms of this spec, you have
1135    --  to know something about the data structures).
1136
1137    ------------------
1138    -- Private Part --
1139    ------------------
1140
1141 private
1142    type PE;
1143    --  Pattern element, a pattern is a complex structure of PE's. This type
1144    --  is defined and described in the body of this package.
1145
1146    type PE_Ptr is access all PE;
1147    --  Pattern reference. PE's use PE_Ptr values to reference other PE's
1148
1149    type Pattern is new Controlled with record
1150       Stk : Natural := 0;
1151       --  Maximum number of stack entries required for matching this
1152       --  pattern. See description of pattern history stack in body.
1153
1154       P : PE_Ptr := null;
1155       --  Pointer to initial pattern element for pattern
1156    end record;
1157
1158    pragma Finalize_Storage_Only (Pattern);
1159
1160    procedure Adjust (Object : in out Pattern);
1161    --  Adjust routine used to copy pattern objects
1162
1163    procedure Finalize (Object : in out Pattern);
1164    --  Finalization routine used to release storage allocated for a pattern
1165
1166    type VString_Ptr is access all VString;
1167
1168    type Match_Result is record
1169       Var : VString_Ptr;
1170       --  Pointer to subject string. Set to null if match failed
1171
1172       Start : Natural := 1;
1173       --  Starting index position (1's origin) of matched section of
1174       --  subject string. Only valid if Var is non-null.
1175
1176       Stop : Natural := 0;
1177       --  Ending index position (1's origin) of matched section of
1178       --  subject string. Only valid if Var is non-null.
1179
1180    end record;
1181
1182    pragma Volatile (Match_Result);
1183    --  This ensures that the Result parameter is passed by reference, so
1184    --  that we can play our games with the bogus Match_Result_Var parameter
1185    --  in the function case to treat it as though it were an in out parameter.
1186
1187 end GNAT.Spitbol.Patterns;