演習: 式の評価

演算式用の簡単な再帰エバリュエータを作成してみましょう。

An example of a small arithmetic expression could be 10 + 20, which evaluates to 30. We can represent the expression as a tree:

+1020

A bigger and more complex expression would be (10 * 9) + ((3 - 4) * 5), which evaluate to 85. We represent this as a much bigger tree:

+**109-534

In code, we will represent the tree with two types:

#![allow(unused)] fn main() { /// 2 つのサブ式に対して実行する演算。 #[derive(Debug)] enum Operation { Add, Sub, Mul, Div, } /// ツリー形式の式。 #[derive(Debug)] enum Expression { /// 2 つのサブ式に対する演算。 Op { op: Operation, left: Box<Expression>, right: Box<Expression> }, /// リテラル値 Value(i64), } }

ここでの Box 型はスマート ポインタです。詳細はこの講座で後ほど説明します。テストで見られるように、式は Box::new で「ボックス化」できます。ボックス化された式を評価するには、逆参照演算子(*)を使用して「ボックス化解除」します(eval(*boxed_expr))。

一部の式は評価できず、エラーが返されます。標準の Result<Value, String> 型は、成功した値(Ok(Value))またはエラー(Err(String))のいずれかを表す列挙型です。この型については、後ほど詳しく説明します。

コードをコピーして Rust プレイグラウンドに貼り付け、eval の実装を開始します。完成したエバリュエータはテストに合格する必要があります。todo!() を使用して、テストを 1 つずつ実施することをおすすめします。#[ignore] を使用して、テストを一時的にスキップすることもできます。

#[test] #[ignore] fn test_value() { .. }
#![allow(unused)] fn main() { /// 2 つのサブ式に対して実行する演算。 #[derive(Debug)] enum Operation { Add, Sub, Mul, Div, } /// ツリー形式の式。 #[derive(Debug)] enum Expression { /// 2 つのサブ式に対する演算。 Op { op: Operation, left: Box<Expression>, right: Box<Expression> }, /// リテラル値 Value(i64), } fn eval(e: Expression) -> Result<i64, String> { todo!() } #[test] fn test_value() { assert_eq!(eval(Expression::Value(19)), Ok(19)); } #[test] fn test_sum() { assert_eq!( eval(Expression::Op { op: Operation::Add, left: Box::new(Expression::Value(10)), right: Box::new(Expression::Value(20)), }), Ok(30) ); } #[test] fn test_recursion() { let term1 = Expression::Op { op: Operation::Mul, left: Box::new(Expression::Value(10)), right: Box::new(Expression::Value(9)), }; let term2 = Expression::Op { op: Operation::Mul, left: Box::new(Expression::Op { op: Operation::Sub, left: Box::new(Expression::Value(3)), right: Box::new(Expression::Value(4)), }), right: Box::new(Expression::Value(5)), }; assert_eq!( eval(Expression::Op { op: Operation::Add, left: Box::new(term1), right: Box::new(term2), }), Ok(85) ); } #[test] fn test_zeros() { assert_eq!( eval(Expression::Op { op: Operation::Add, left: Box::new(Expression::Value(0)), right: Box::new(Expression::Value(0)) }), Ok(0) ); assert_eq!( eval(Expression::Op { op: Operation::Mul, left: Box::new(Expression::Value(0)), right: Box::new(Expression::Value(0)) }), Ok(0) ); assert_eq!( eval(Expression::Op { op: Operation::Sub, left: Box::new(Expression::Value(0)), right: Box::new(Expression::Value(0)) }), Ok(0) ); } #[test] fn test_error() { assert_eq!( eval(Expression::Op { op: Operation::Div, left: Box::new(Expression::Value(99)), right: Box::new(Expression::Value(0)), }), Err(String::from("division by zero")) ); } }