#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <math.h>
/*
1) S -> I:=E;
2) E -> T|E
   E -> T
   T -> M&T | M
   M -> !M | (E) | I | C
3) I -> AK | A
   K -> DK | D
4) C -> DC | D
5) A -> a | .. | z
6) D -> 0|1
*/

using namespace std;
#define MAX_ID_LEN 50
#define MAX_VARS 50
#define MAX_BITS 20

typedef struct number
{
    long value;
    int digits;
} number;

typedef struct var
{
    char name[MAX_ID_LEN + 1];
    number num;
} var;

var vars[MAX_VARS];
FILE * f = NULL;
FILE *out = NULL;
int c = EOF;
int var_count = 0;
int last_assigned = -1;
int index = 0;
int line = 1;

void  ProcS(void);
number ProcE(void);
number ProcT(void);
number ProcM(void);
number *ProcL(void);
number ProcI(void);
number ProcC(void);

int power(int x, int y)
{
    int res = 1;
    if(y == 0) return 1;
    else
    for(int i = 0; i < y; i++)
            res *= x;
    return res;
}

void get(void)
{
    c = getc(f);
}

void space_skip(void)
{
    while(isspace(c))
        get();
}

bool isletter(char c)
{
    return c >= 'a' && c <= 'z';
}

void error(const char * msg)
{
    puts(msg);
    printf("Last symbol: %c\n", c);
    exit(1);
}

void to_binary(number x)
{
    char res[MAX_BITS];
    for(int i = 0; i < x.digits; i++)
    {
        res[i] = x.value % 2 + '0';
        x.value = x.value/2;
    }
    for(int i = x.digits - 1; i >= 0; i--)
    {
        cout<<res[i];
    }
}

void to_bin_to_file(number x)
{
    char res[MAX_BITS];
    for(int i = 0; i < x.digits; i++)
    {
        res[i] = x.value % 2 + '0';
        x.value = x.value/2;
    }
    for(int i = x.digits - 1; i >= 0; i--)
    {
        fprintf(out,"%c",res[i]);
    }
}

long to_decimal(char byte_arr[MAX_BITS], int num)
{
    int i,j;
    long res = 0;
    for(i = num - 1, j = 0; i >= 0; i--, j++)
    {
        if(byte_arr[j] == '1')
        {
            res += power(2,i);
        }
        else if (byte_arr[j] != '0')
        {
            error("Error: Wrong number!");
        }
    }
    return res;
}

void print_var(int n)
{
    if(n >= 0 && n < MAX_VARS)
    {
        cout<<vars[n].name<<" = ";
        to_binary(vars[n].num);
        cout<<endl;
    }
    else
        error("Not found variable!");
}

void print_all(void)
{
    cout<<"Defined: "<<var_count<<" variables"<<endl;
    for(int i = 0; i < var_count; i++)
    {
        print_var(i);
    }
}

int ProcC(void) /*считывание константы и переведение
 ее в десятичный код а также сохранение количества цифр в константе*/
{
    number N;
    int i = 0;
    char res[MAX_BITS];
    int digits = 0;
    while(c == '0' || c == '1')
    {
        res[i++] = c;
        digits++;
        get();
    }
    N.digits = digits;
    N.value = to_decimal(res,digits);

    fprintf(out,"%d:\tC(",line);
    to_bin_to_file(N);
    fprintf(out,",@)\n");
    return line++;
    //return N;
}

int ProcI(void) /*возвращаем значение переменной если нашел идентификатор и значение константы
                   если нашел константу и ошибка если встретилась переменная */
{
    int i = 0;
    int len;
    char buf[MAX_ID_LEN+1] = {0};
    if(!isletter(c)) //первой должна быть буква
    {
        error("Error: Not a alpha!");
    }
    buf[i++] = c;
    get();
    while((c == '0' || c == '1') && i < MAX_ID_LEN) /*дальнейшее чтение идентификатора при условии того
                                                    что все остальные символы должны быть либо 0 либо 1*/
    {
        buf[i] = c;
        ++i;
        get();
    }
    len = i;
    buf[len] = '\0';

    if(len == MAX_ID_LEN && (c == '0' || c == '1')) //проверка на идентификатор большей длины чем задано
    {
        error("Too long identifier!");
    }
    for(i = 0; i < var_count; i++) /* возвращаем значение по уже существующему идентификатору
                                   если он есть в списке переменных*/
    {
        if(strcmp(buf,vars[i].name) == 0)
        {
            break;
        }
    }
    if(i == var_count) // неопределенный идентификатор
    {
        error("Error: Undefined identifier!");
    }
    fprintf(out,"%d:\tV(%s,@)\n",line,buf);;
    return line++;
    //return vars[i].num;
}

int ProcL() // взятие адреса переменной и создание переменной если ее нет
{
    char buf[MAX_ID_LEN+1] = { 0 };
    int i = 0;
    int len = 0;
    if(!isletter(c))
    {
        error("In the begining of variable name must be alpha!");
    }
    buf[i++] = c;
    get();
        while((c == '0' || c == '1') && i < MAX_ID_LEN)
        {
          buf[i] = c;
          ++i;
          get();
        }
    len = i;
    buf[len] = '\0';

    if(len == MAX_ID_LEN && (c == '0' || c == '1'))
    {
        error("Too long identifier!");
    }


    for(i = 0; i < var_count; i++) // берем адрес переменной
    {
      if(strcmp(buf,vars[i].name) == 0)
      {
        last_assigned = i; // индекс последней присвоенной переменной
        return &vars[i].num; // возврат этой переменной
      }
    }

    strncpy(vars[i].name, buf, len); // если переменной нет создаем переменную с данным именем
    vars[i].name[len] = '\0';
    last_assigned = i; // последняя присвоенная

    fprintf(out,"%d:\tV(%s,@)\n",line,buf);;

    return line++;

    //return &vars[var_count++].num; // возвращаем адрес ячейки где потом будет храниться эта переменная
}
int ProcM(void) // обработка выражений в скобках и инвертирование выражений в скобках
{
    number res;
    //int l = line - 1;
    int op;
    if(c == '~') // если отрицание то инвертируем все цифры в числе
    {
        get();
        //res = ProcM();
        op = ProcM();
        for(int i = 0; i < res.digits; i++)
        {
            res.value ^= 1 << i;
        }
        fprintf(out, "%d:\t~(^%d,@)\n", line, op);
        op = line++;
    }
    else if(c == '(') // обработка выражений в скобках
    {
        get();
        space_skip();
        //res = ProcE(); // содержимое скобок
        op = ProcE();
        space_skip();
        if(c != ')')
        {
            error("Syntax Error: ')' is missing!");
        }
        get();
    }
    else if(isletter(c)) // если первая буква то считываем идентификатор
    {
        //res = ProcI();
        op = ProcI();
    }
    else if(c == '0' || c == '1') // если 0 или 1 то считывается константа
    {
        //res = ProcC();
        op = ProcC();
    }
    else
    error("Syntax Error: Unexpected symbol!");
    //return res;
    return op;
}

int ProcT(void)// поразрядное И
{
    number res1, res2;
    //int l = line - 1;
    //res1 = ProcM(); // считываем первое выражение
    int op1 = ProcM();
    space_skip();
    if(c != '&')
    //return res1;
    return op1;
    get();
    space_skip();
    //res2 = ProcT(); // считываем второе выражение
    int op2 = ProcT();
    res1.value &= res2.value; // выполняем поразрядное умножение
    if(res1.digits < res2.digits)
    res1.digits = res2.digits; // возвращаем количество цифр в полученном числе

    //fprintf(out,"%d:\t&(^%d,^%d)\n", line, l + 1, line - 1);
    fprintf(out,"%d:\t&(^%d,^%d)\n", line, op1, op2);
    return line++;
    //return res1;
}

int ProcE(void)// поразрядное ИЛИ
{
    number res1,res2;
    //int l = line - 1;
    //res1 = ProcT(); // считываем первое выражение
    int op1 = ProcT();
    space_skip();
    if(c != '|') // если не встретиили поразрядное или
      //return res1;
        return op1;
    get();
    space_skip();
    //res2 = ProcE(); // считываем второе выражение
    int op2 = ProcE();

    res1.value |= res2.value; // применяем поразрядное или
    if(res1.digits < res2.digits)
    res1.digits = res2.digits; // возвращаем количество цифр в полученном числе
    //fprintf(out,"%d:\t|(^%d,^%d)\n", line, l + 1, line - 1);
    fprintf(out,"%d:\t|(^%d,^%d)\n", line, op1, op2);
    return line++;
    //return res1;
}

void ProcS(void)
{
    //int l = line - 1;
    //number* var = ProcL(); // для хранения адреса на значение переменной
    int op1 = ProcL();
    space_skip();

    if(c != ':') /*согласно синтаксису присваивание
                 происходит после считывания символов := */
    {
        error("Syntax error: Expected ':=' ");
    }
    get();
    if(c != '=')
    {
        error("Syntax error: Expected ':=' ");
    }
    get();
    space_skip();
    //*var = ProcE();
    int op2 = ProcE();
    space_skip();
    if(c != ';')
    {
        error("Syntax error: Expected ';' ");
    }
    get();
    //fprintf(out,"%d:\t:=(^%d,^%d)\n",line, l + 1, line - 1);
    fprintf(out,"%d:\t:=(^%d,^%d)\n",line, op1, op2);
    line++;
}

void Run(void)
{
    get();
    int i = 0;
    for(i = 1; ; i++)
    {
        space_skip();
        if(c == EOF)
            break;
        //printf("Operator %2d: ", i);
        ProcS();
        //print_var(last_assigned);
    }
    print_all();
}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    //char filename[100], output[100];
    //cout<<"Input filename for parse: ";
    //cin>>filename;
    //f = fopen("err.txt","rb");
    f = fopen("in.txt","rb");
    out = fopen("out.txt","wb");
    if(!f)
    {
        cout<<"Input File Error!"<<endl;
        return -1;
    }
    if(!out)
    {
        cout<<"Output File Error!"<<endl;
        return -1;
    }
    Run();
    fclose(f);
    fclose(out);
    return 0;
}