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如何使用Golang实现一个基础的数学表达式解析引擎

P粉602998670

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发布时间:2026-02-17 09:02:03

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来源于php中文网

原创

因为go/parser专为go源码设计,不支持裸表达式、自定义优先级和函数调用;需用递归下降解析器,按括号>乘除>加减分层处理,变量与函数在parsefactor中统一识别,并注意空格、浮点数、错误恢复和括号匹配。

如何使用golang实现一个基础的数学表达式解析引擎

为什么不用 go/parser 直接解析数学表达式

因为 go/parser 是为 Go 源码设计的,它会把 1+2*3 当作非法语句——缺少分号、不是完整声明或表达式语句。它不接受裸表达式,也不支持自定义运算符优先级和函数调用(比如 sin(0.5))。硬塞进去只会报 syntax error: unexpected <code>+, expecting semicolon or newline。

所以得自己写一个轻量解析器,核心是「递归下降 + 运算符优先级控制」,而不是依赖 Go 标准库的 AST 解析。

如何用递归下降实现四则运算 + 括号

关键不是从左到右扫描,而是按优先级分层:括号 > 乘除 > 加减。每层函数只处理对应优先级及以上的运算。

  • ParseExpr() 调用 ParseTerm(),处理加减;
  • ParseTerm() 调用 ParseFactor(),处理乘除;
  • ParseFactor() 处理数字、负号、括号(遇到 ( 就递归调用 ParseExpr())。

这样自然满足 1+2*3 先算乘再算加,也支持嵌套括号 (1+(2*3))。别手写状态机,递归下降足够清晰且易调试。

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func ParseExpr(s *scanner) float64 {
    v := ParseTerm(s)
    for s.peek() == '+' || s.peek() == '-' {
        op := s.next()
        rhs := ParseTerm(s)
        if op == '+' {
            v += rhs
        } else {
            v -= rhs
        }
    }
    return v
}

怎么安全地支持变量和内置函数(如 sqrtabs

变量和函数调用都属于「原子操作数」,应统一在 ParseFactor() 里识别,否则会破坏优先级逻辑。比如 sqrt(4)+1 必须先算 sqrt(4) 再加 1,不能等到加法层才处理。

  • 遇到标识符时,先看后面是不是 (:是则当作函数调用,跳过括号并递归解析参数(只支持单个表达式,暂不支持逗号分隔);
  • 不是括号就查变量表,未定义则返回 0 或 panic,别静默忽略;
  • 所有函数必须预注册到 map[string]func(float64)float64,避免反射或 eval 类机制;
  • 注意 -sin(x) 这种负号 + 函数组合:负号属于 ParseFactor() 的前缀处理,要放在函数/变量识别之前。

容易被忽略的边界问题

实际跑起来最常崩在三处:空格吞吐不一致、浮点字面量识别不全、错误恢复缺失。

  • 扫描器必须跳过所有空白(包括 tab、换行),但别跳过 EOF —— 否则 "123 " 末尾空格会导致 peek() 返回 0 并卡住;
  • 数字要支持 123.51.23e-4,用 strconv.ParseFloat 而不是手动拼接,否则 1e2 会被截成 1
  • 不做错误恢复的话,一个错字符(比如 1++2)会让整个解析器 panic;至少在顶层加 recover,并返回明确错误信息如 unexpected '+' at position 2
  • 没有括号匹配检查:输入 1+(2*3 不报错,而是静默截断——得在进入 ParseExpr() 前记录当前括号深度,退出时校验是否归零。

真正难的不是语法树构建,而是让引擎在用户随手敲错时给出可定位的反馈,而不是崩溃或返回 NaN。

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