Лабораторная работа №2: Среда исполнения программ на языке Pascal--

---

Техническое задание

1. Цель проекта

Разработка интегрированной среды разработки и исполнения программ на языке Pascal--, поддерживающей:

• написание и анализ кода;
• синтаксическую проверку;
• выполнение программ с пользовательским вводом и базовой логикой.

2. Функциональные требования

2.1. Работа с текстом программы

• Представление текста в виде иерархического списка (приближённо — абстрактное синтаксическое дерево).
• Поддержка базовых конструкций Pascal--:
  • const, var, begin ... end, if ... then ... else, Read, Write.
  • Арифметические и логические выражения.
  • Вложенные блоки и условные операторы.

2.2. Таблица идентификаторов

Хранение переменных и констант в одной из структур (на выбор):

• упорядоченная таблица;
• дерево поиска;
• хеш-таблица.

Каждая запись должна содержать:

• имя;
• тип (integer, double);
• значение.

2.3. Вычисления и исполнение

• Выражения (арифметические и условные) преобразуются в постфиксную форму (Reverse Polish Notation).
• Исполнение производится с использованием стека.

Поддерживаемые операторы:

• Арифметические: +, -, *, /, div, mod.
• Логические: =, <>, <, >, <=, >=.

Исполняемые действия:

• Построчное выполнение с учётом вложенных блоков;
• Read — пользовательский ввод;
• Write — вывод значений.

2.4. Синтаксический анализ

• Сборка синтаксического дерева.
• Проверка структуры программы:
  • отсутствие begin/end;
  • несоответствие типов;
  • недопустимые символы или конструкции;
  • неверные имена переменных и констант.

2.5. Интерфейс пользователя

• Консольный (редактирование необязательно) или графический интерфейс (по желанию).
• Возможности:
  • загрузка и отображение программ;
  • запуск и вывод результатов;
  • отображение ошибок.

3. Пример работы

Пример исходной программы:

const a = 5;
var x, y;
begin
  Read(x);
  y := a * x + 3;
  if y > 10 then
    Write(y)
  else
    Write(a)
end.

Ввод: x = 2
Результат: Write -> 13
(так как y = 5 * 2 + 3 = 13 > 10, выводится 13)

Ввод: x = 1
Результат: Write -> 5
(так как y = 8, выполняется else, выводится a = 5)

4. Нефункциональные требования

• Язык реализации: C++.
• Поддержка сборки в Visual Studio.
• Подключение Google Test для модульного тестирования.
• Структура проекта:
  • Parser/ — синтаксический анализ;
  • Executor/ — выполнение программ;
  • SymbolTable/ — таблица идентификаторов;
  • RPN/ — постфиксная форма и стек.

5. Распределение работ

Участник	Задачи
Долов Вячеслав	Таблица идентификаторов, структура программы
Константинов Семён	Интерпретатор, пользовательский интерфейс
Кутергин Валентин	Постфиксный калькулятор, синтаксический разбор

6. План разработки

Неделя	Задачи
1	Подготовка технического задания, создание репозитория
2	Анализ предметной области, список объектов и алгоритмов
3	Проектирование классов, структура программы
4	Заготовки классов, пустые юнит-тесты
5–7	Реализация компонентов, тестирование, интеграция
8	Финальная проверка, документация, сдача проекта

7. Требования к тестированию

Тестирование должно включать:

• Проверку всех операций с идентификаторами:
  • Добавление, поиск, извлечение;
  • Поведение при дублирующихся именах;
• Корректность вычислений:
  • Арифметические и логические выражения;
  • Преобразование в постфиксную форму;
  • Вычисление выражений, включая вложенные;
• Проверку интерпретации:
  • Выполнение вложенных блоков;
  • Обработка Read и Write;
• Обнаружение ошибок:
  • Деление на ноль;
  • Неинициализированные переменные;
  • Ошибки синтаксиса (:=, ;, begin/end);
  • Недопустимые идентификаторы и символы.

8. Сдача проекта

• Исходный код — в репозитории GitHub.
• Документация (файл README.md) — с инструкцией по сборке и запуску.
• Примеры программ — для демонстрации возможностей.
• Отчёт о тестировании — с описанием покрытых случаев.

---

Список объектов и основных алгоритмов

---

1. Класс PostfixExecutor

Описание: Выполняет выражения в постфиксной форме через стек.

Методы:

• double Evaluate(const std::vector<Token>& postfix) — вычисление значения;
• Поддержка переменных (доступ к таблице символов);
• Обработка ошибок: деление на ноль, неизвестная переменная и т.п.

---

2. Класс HierarchicalList

Описание: Представляют иерархический текст программы.

Методы:

• void AddChild(ASTNode*);
• void Execute() — рекурсивное выполнение;
• void CheckSyntax() — проверка синтаксической корректности.

---

3. Класс ProgramExecutor

Описание: Главный интерпретатор — обходит дерево программы и выполняет действия.

Методы:

• void Run(ASTNode* root) — запуск исполнения;
• void ExecuteBlock(ASTNode*), void ExecuteIf(ASTNode*) и т.п.;
• Использует RPNExecutor и SymbolTable.

4. Класс Lexer

Описание: Отвечает за лексический анализ программы — разбиение текста на лексемы.

Типы токенов:

enum class TokenType { Keyword, Identifier, Number, Operator, Separator, StringLiteral, EndOfFile, ... };

5. Класс Parser

Описание: Выполняет парсинг и проверку на корректность грамматики.

Методы:

• ASTNode* BuildAST(const std::vector<Token>& tokens)
• std::vector<Token> GenerateRPN(ASTNode* node)