AI开发C语言应用按步走，表达式计算器calc的第五步，变量绑定与增强错误提示

calc5 — 变量绑定与增强错误提示

1. 概述

本次迭代在 calc4 的 REPL 基础上增加两大功能：

功能变化：

2. 变更清单

3. 变量绑定

3.1 符号表模块（sym.h / sym.c）

独立的符号表模块，使用线性查找数组存储变量名 → 整数值的映射。

#define SYM_MAX 64

void sym_set(const char *name, int val); // 设置变量（覆盖旧值）
int sym_get(const char *name, int *val); // 获取变量值，返回 0 成功 / 1 未定义
void sym_print(void); // 打印所有变量
void sym_clear(void); // 清空所有变量

内部数据结构：

typedef struct {
char name[32];
int value;
} SymEntry;

static SymEntry sym_table[SYM_MAX];
static int sym_count;

3.2 tokenizer 扩展（parse.h / parse.c）

TokenType 新增：

TOKEN_IDENTIFIER, /**< 标识符（变量名） */

Token 结构体扩展：

typedef struct {
TokenType type;
int value;
int col;
char name[32]; // 标识符名称（仅 TOKEN_IDENTIFIER 有效）
} Token;

parse_next 标识符识别（在数字分支之后、负号分支之前）：

if (isalpha((unsigned char)*input_pos) || *input_pos == '_') {
int i = 0;
while (i < (int)sizeof(tok.name) – 1 &&
(isalnum((unsigned char)*input_pos) || *input_pos == '_')) {
tok.name[i++] = *input_pos++;
column++;
}
tok.name[i] = '\\0';
tok.type = TOKEN_IDENTIFIER;
tok.value = 0;
update_expect(tok.type);
return tok;
}

3.3 求值器扩展（eval.c）

在 parse_factor 中新增 TOKEN_IDENTIFIER 分支：

if (t.type == TOKEN_IDENTIFIER) {
parse_consume();
int val;
if (sym_get(t.name, &val) != 0) {
fprintf(stderr, " error: undefined variable '%s'\\n", t.name);
set_error();
return 0;
}
return val;
}

3.4 REPL 赋值检测（main.c）

is_assignment 函数判断输入是否为 identifier = expr 格式：

跳过空白 → 读取变量名（字母/下划线开头） → 跳过空白 → 检查 '=' → 跳过空白

赋值流程：

输入 "x = 5 + 3"
→ is_assignment() 识别出 var_name="x", rhs="5 + 3"
→ eval_expr("5 + 3") 求值 → 8
→ sym_set("x", 8)
→ 输出 " result: 8"

3.5 vars 命令

REPL 中新增 vars 命令，调用 sym_print() 打印所有变量：

calc> vars
x = 8
y = 16

4. 更好的错误提示

4.1 设计目标

4.2 eval_set_input API

void eval_set_input(const char *input);

在 REPL 中，每次求值前调用 eval_set_input(buf) 存储当前输入字符串引用。eval.c 内部通过 error_input 静态指针持有。

4.3 print_error_context 函数

static void print_error_context(int col)
{
if (!error_input) return;
fprintf(stderr, " %s\\n", error_input);
fprintf(stderr, " ");
for (int i = 1; i < col; i++)
fputc(' ', stderr);
fprintf(stderr, "^\\n");
}

在 parse_factor 中遇到 TOKEN_ERROR 或意外 token 时调用：

if (t.type == TOKEN_ERROR) {
print_error_context(t.col);
fprintf(stderr, " error: unexpected character at position %d\\n", t.col);
set_error();
return 0;
}

4.4 错误场景对照

calc> 3 + @ 5
3 + @ 5
^
error: unexpected character at position 5

calc> x + y
error: undefined variable 'x'

calc> (3 + 5
error: unexpected end of expression

4.5 错误后步骤打印不再执行

修复了 calc4 中的一个问题：当 parse_term() 或 parse_unary() 返回后 eval_error 已被设置，外层函数不应继续打印步骤和计算结果。

在 parse_expr 和 parse_term 中，每个二元运算的右操作数求值后立即检查 eval_error：

int right = parse_term();
if (eval_error) break; // ← 新增，跳过步骤打印
int result = left + right;
if (print_steps)
printf(" %d + %d = %d\\n", left, right, result);

5. 目录结构（更新后）

calc/
├── Makefile # 构建脚本
├── parse.h # tokenizer 头文件（含 TOKEN_IDENTIFIER）
├── parse.c # tokenizer 实现（含标识符识别）
├── eval.h # 求值器头文件（含 eval_set_input）
├── eval.c # 递归下降求值器（含变量查找、错误上下文）
├── sym.h # 变量符号表头文件（新增）
├── sym.c # 变量符号表实现（新增）
├── main.c # 入口程序（含 is_assignment、vars 命令）
├── test.expr # 测试用例文件（15 个用例）
├── doc/
│ ├── calc1.md # tokenizer 基础
│ ├── calc2.md # 取模、负号区分、测试套件
│ ├── calc3.md # 表达式求值器
│ ├── calc4.md # 交互式 REPL
│ └── calc5.md # 本次构建：变量绑定 + 增强错误提示
└── build/
└── calc

6. 测试验证

6.1 回归测试

$ make test
============================================
calc — 测试套件
============================================
PASS [ 1] (90-18)/3+15 → 39
PASS [ 2] 10%3 → 1
PASS [ 3] -5+3 → -2
PASS [ 4] 3+-5 → -2
PASS [ 5] (-3) → -3
PASS [ 6] (-8+20)%-3 → 0
PASS [ 7] 3 + 5 → 8
PASS [ 8] 3+5*2 → 13
PASS [ 9] (3+5)*2 → 16
PASS [10] 10/2+3 → 8
PASS [11] 10%3*2 → 2
PASS [12] 3+@5 → error
PASS [13] <empty> → error
PASS [14] x=5 → error
PASS [15] y=10 → error
============================================
15 passed, 0 failed, 15 total
============================================

6.2 REPL 交互效果

$ ./build/calc
calc> x = 5 + 3
5 + 3 = 8
result: 8
calc> y = x * 2
8 * 2 = 16
result: 16
calc> x + y
8 + 16 = 24
result: 24
calc> vars
x = 8
y = 16
calc> 3 + @ 5
3 + @ 5
^
error: unexpected character at position 5
calc> z + 1
error: undefined variable 'z'
calc> exit