dc.c

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 *   Pequena implementação da calculadora "dc" do GNU/Linux                *
 *   Copyright (C) 2009 by Claudemiro Alves Feitosa Neto                   *
 *   [email protected]                                                     *
 *                                                                         *
 *   This program is free software: you can redistribute it and/or modify  *
 *   it under the terms of the GNU General Public License as published by  *
 *   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or     *
 *   (at your option) any later version.                                   *
 *                                                                         *
 *   This program is distributed in the hope that it will be useful,       *
 *   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of        *
 *   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the         *
 *   GNU General Public License for more details.                          *
 *                                                                         *
 *   You should have received a copy of the GNU General Public License     *
 *   along with this program. If not, see <http://www.gnu.org/licences>    *
 *                                                                         *
 ***************************************************************************/

#include <stdio.h>		/* rotinas de entrada e saida */
#include <stdlib.h>		/* rotinas de alocação de memoria, ... */
#include <ctype.h>		/* rotinas usadas no analisador lexico */
#include <string.h>		/* rotinas usadas no analisador lexico */
#include <math.h>		/* rotinas para calculos mais complexos */

#define STACK_SIZE 1024		/* tamanho maximo da pilha, uma melhor implementação da pilha seria usar listas ligadas */
#define TOKEN_SIZE 512		/* comprimento de um numero, poderia usar alocação dinamica */

FILE *dc_input;			/* entrada de dados, em main é atribuido o valor da entrada padrao, que é o teclado */

int dc_stack_top;		/* topo da pilha */
double dc_stack[STACK_SIZE];		/* um vetor que representa a pilha */

/* inicia a pilha */
void dc_start_stack ();

/* coloca numero na pilha e devolve o topo da pilha */
int dc_stack_push ( double num );

/* devolve o elemento da pilha */
double dc_stack_pop ();

/* imprime todos os elementos da pilha */
void dc_print_stack ();

/* imprime todos os elementos da pilha, removendo-os da pilha */
void dc_dangerous_print_stack ();

/* imprime o topo da pilha */
void dc_print_top ();

/* limpa a pilha */
void dc_clean_stack ();

/* verifica se a pilha esta vazia */
int dc_stack_is_empty ();
/* verifica se a pilha esta cheia */
int dc_stack_is_full ();

/* ciclo de leitura e avaliação das expressões */
void dc_read_eval_cycle ();

/* reporta um erro e sai do programa */
void dc_fatal ( char *message );
void dc_error ( char *message );

/* funções para a análise léxica */
void dc_next ();
void dc_save_and_next ();
void dc_clean_tokenval ();

/* variáveis para a análise lexica */
int dc_look;			/* usado para nagevar letra por letra */
char dc_tokenval[TOKEN_SIZE];	/* usado para pegar os valores dos numeros */

/* inicio do programa */
int
main ( int argc, char **argv )
{
   dc_input = stdin;		/* faz com que a entrada seja a entrada padrao, ou seja o teclado */
   dc_start_stack ();		/* inicia a pilha */
   dc_read_eval_cycle ();	/* inicia a calculadora */
   return EXIT_SUCCESS;		/* programa terminou com sucesso */
}

/* analise lexica e avaliacao de expressoes, bem simples */
void
dc_read_eval_cycle ()
{
   /* usada para para divisões, modulo ... */
   double aux;
   /* enquanto diferente de fim de arquivo,
      no windows EOF é o mesmo que CTRL-Z, no GNU/Linux CTRL-D */
   while ( ( dc_look = getc ( dc_input ) ) != EOF )
      {
	 dc_clean_tokenval ();	/* limpa o valor atual, do numero */

	 if ( dc_look == ' ' || dc_look == '\t' ) /* elimina espaços e tabs */
	    dc_next ();
	 /* testa se é um numero */
	 else if ( isdigit ( dc_look ) )
	    {
	       dc_save_and_next ();
	       /* continua ate encontrar algo diferente de um numero */
	       while ( isdigit ( dc_look ) )
		  dc_save_and_next ();
	       if ( dc_look == '.' )
		  {
		     dc_save_and_next ();
		     while ( isdigit ( dc_look ) )
			dc_save_and_next ();
		  }
	       dc_stack_push ( atof ( dc_tokenval) );	/* coloca o numero na pilha */
	    }
	 /* operações da calculadora */
	 else if ( dc_look == '+' )
	    {
	       dc_stack_push ( dc_stack_pop () + dc_stack_pop () );
	       dc_next ();	/* continua buscando digitos ou comandos */
	    }
	 else if ( dc_look == '-' )
	    {
	       aux = dc_stack_pop ();
	       dc_stack_push ( dc_stack_pop () + aux );
	       dc_next ();
	    }
	 else if ( dc_look == '*' )
	    {
	       dc_stack_push ( dc_stack_pop () * dc_stack_pop () );
	       dc_next ();
	    }
	 else if ( dc_look == '/' )
	    {
	       aux = dc_stack_pop ();
	       if ( aux == 0 )
		  dc_fatal ( "erro fatal, divisão por zero." );
	       dc_stack_push ( dc_stack_pop () / aux );
	       dc_next ();
	    }
	 else if ( dc_look == '^' ) /* exponenciação */
	    {
	       dc_stack_push ( pow ( dc_stack_pop (),  dc_stack_pop () ) );
	       dc_next ();
	    }
	 else if ( dc_look == 'v' ) /* raiz quadrada, cuidado ao usar essa função pois ela é uma funçao unária,
				       ela opera sobre o topo da pilha */
	    {
	       dc_stack_push ( sqrt ( dc_stack_pop () ) );
	       dc_next ();
	    }
	 else if ( dc_look == '%' ) /* resto da divisão */
	    {
	       aux = dc_stack_pop ();
	       if ( aux == 0 )
		  dc_fatal ( "erro fatal, divisão por zero." );
	       dc_stack_push ( (int) dc_stack_pop () % (int) aux ); /* a operação de modulo so aceita inteiros */
	       dc_next ();
	    }

	 else if ( dc_look == 'p' ) /* imprime o topo da pilha */
	    {
	       dc_print_top ();
	       dc_next ();
	    }
	 else if ( dc_look == 'f' ) /* mostra todos os valores da pilha, sem os alterar */
	    {
	       dc_print_stack ();
	       dc_next ();
	    }
	 else if ( dc_look == 'n' ) /* mostra todos os valores da pilha, eliminando-os */
	    {
	       dc_dangerous_print_stack ();
	       dc_next ();
	    }
	 else if ( dc_look == 'c' ) /* limpa a pilha */
	    {
	       dc_clean_stack ();
	       dc_next ();
	    }
	 else if ( dc_look == 'd' ) /* duplica o topo da pilha */
	    {
	       dc_stack_push ( dc_stack[dc_stack_top]);
	       dc_next ();
	    }
	 else if ( dc_look == 'q' ) /* sai normalmente do programa */
	    exit ( 0 );
	 else
	    dc_error ( "valor não numerico." );
      }
}

/* funções do analisador lexico */
void
dc_next ()
{
   dc_look = getc ( dc_input );
}

void
dc_save_and_next ()
{
   char s[10];
   sprintf ( s, "%c", dc_look );
   strcat ( dc_tokenval, s );

   dc_next ();
}

void
dc_clean_tokenval ()
{
   strcpy ( dc_tokenval, "" );
}
/* fim funções do analisador lexico */

/* funções que operam sobre a pilha */
void
dc_start_stack ()
{
   dc_stack_top = -1;
}

int
dc_stack_push ( double num )
{
   if ( dc_stack_is_full () )
      dc_error ( "pilha cheia." );
   int position = dc_stack_top;
   dc_stack[++dc_stack_top] = num;
   return position;
}

double
dc_stack_pop ()
{
   if ( dc_stack_is_empty () )
      dc_error ( "pilha vazia." );
   return dc_stack[dc_stack_top--];
}

void
dc_print_top ()
{
   if ( dc_stack_is_empty () )
      dc_error ( "pilha vazia." );
   else
      printf ( "%g\n", dc_stack[dc_stack_top] );
}

void
dc_print_stack ()
{
   int i;
   if ( dc_stack_is_empty () )
      dc_error ( "pilha vazia." );
   else
      for ( i = dc_stack_top; i >= 0; i-- )
	 printf ( "%g\n", dc_stack[i] );
}

void
dc_dangerous_print_stack ()
{
   while ( !dc_stack_is_empty () ) /* enquanto a pilha não for vazia */
      printf ( "%g\n", dc_stack_pop () );
}

int
dc_stack_is_empty ()
{
   return dc_stack_top == -1; /* caso seja -1 a pilha esta vazia */
}

int
dc_stack_is_full ()
{
   return dc_stack_top == STACK_SIZE; /* esta cheia? */
}

void
dc_clean_stack ()
{
   dc_stack_top = -1;		/* simples assim, para limpar a pilha a unica coisa que faço é retornar dc_stack_top para -1 */
}
/* fim funções que operam sobre a pilha */

/* funções para reportar erros */
void
dc_error ( char *message )
{
   fprintf ( stderr, "%s\n", message ); /* envia erro para a saida de erro padrão, geralmente é o monitor */
}

void
dc_fatal ( char *message )
{
   dc_error ( message );
   exit ( 1 );
}
/* fim funções para reportar erros */