Conversation with Gemini

Gemini said

既然你已经有了完整的编译指令,想要获取纯粹的 C++ Token(词法单元),最直接的方法是利用 Clang 或 GCC 的前端工具。

普通预处理(-E)虽然会展开宏,但它输出的依然是带空格和换行的源代码。要拿到真正的 Token 流,你需要「词法分析(Lexing)」级别的输出。

1. 使用 Clang 的词法导出功能(最推荐)

如果你安装了 clang++,这是最完美的方案。Clang 提供了一个专门的参数 -Xclang -dump-tokens,它会跳过语法树(AST)生成,直接把词法分析后的每一个 Token 打印出来,包含类型、位置和原始字符串。

操作方法: 将你指令中的 /usr/bin/c++ 替换为 clang++,去掉 -o ... 及其后的输出文件名,并添加 -Xclang -dump-tokens -fsyntax-only

修改后的指令:

Bash
clang++ -DGGML_BUILD -DGGML_COMMIT=\"77d6ae4ac\" -DGGML_SCHED_MAX_COPIES=4 -DGGML_SHARED -DGGML_VERSION=\"0.9.7\" -D_GNU_SOURCE -D_XOPEN_SOURCE=600 -I/home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/. -I/home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/../include -std=gnu++17 -Xclang -dump-tokens -fsyntax-only /home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/ggml.cpp

输出示例: 你会看到类似这样的结构,非常适合语法研究:

identifier 'int' [Loc=...] l_paren '(' [Loc=...] identifier 'main' [Loc=...]


2. 使用 GCC 的预处理(辅助方案)

如果你必须使用 GCC,GCC 本身没有像 Clang 那样友好的「一键 Dump Token」开关。你通常只能做到预处理这一步。

修改后的指令:-c 换成 -E(预处理),并去掉 -o 指向的对象文件。

Bash
/usr/bin/c++ -E -DGGML_BUILD ... /home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/ggml.cpp > processed_tokens.ii
  • 注意:这生成的依然是文本文件。如果你想要真正的 Token 序列,通常需要配合一个简单的 Python 脚本(如 pycparserclang-python)来读取这个预处理后的文件。


3. 为什么研究 Token 时要去掉 -o

在进行词法分析研究时,我们不希望生成任何二进制文件(.o),因此:

  • 添加 -fsyntax-only:告诉编译器只检查语法,不生成机器码。

  • 重定向输出:由于 Token 会大量刷新在 stderrstdout,建议在指令末尾加上 > tokens.txt 2>&1

核心参数对比

工具参数结果
Clang-Xclang -dump-tokens输出每个 Token 的详细元数据(类型、内容、位置)。
GCC/Clang-E宏展开后的代码,仍需进一步分词。
Clang-Xclang -ast-dump如果你想看 Token 如何组成抽象语法树,这个更有用。

你想把这些 Token 导出到特定的 JSON 格式进行分析,还是只需要在终端查看它们对应的物理位置?

Gemini said

由于 C++ 的编译机制,直接 dump-tokens 会把所有 #include 进来的系统标准库(如 stddef.h)以及宏定义的警告全部打印出来,这对于研究你自己的 ggml.cpp 逻辑来说确实是巨大的「噪音」。

要获得干净的 Token 流,我们需要从转义修复范围过滤两个方面入手:

1. 修复双引号转义(解决 Warning 噪音)

你在命令行中使用了 \\\",这在某些 Shell 环境下会导致 Clang 接收到错误的转义,从而报出 missing terminating '"' 警告。 建议: 在使用 -D 定义字符串宏时,最稳妥的方法是用单引号包裹整个定义: -DGGML_COMMIT='"24d2ee052"'

2. 只输出目标文件的 Token(解决系统库噪音)

Clang 的 dump-tokens 没有内置「仅限当前文件」的开关,但我们可以利用其输出的 Loc(位置信息)进行过滤。所有的 Token 都带有所属文件路径。

方案 A:使用 grep 过滤(最快最简单) 既然你想研究的是 ggml.cpp,我们直接过滤出包含该文件名的行。

Bash
/usr/bin/clang++ -Xclang -dump-tokens -fsyntax-only \
  -DGGML_BUILD -DGGML_COMMIT='"24d2ee052"' -DGGML_VERSION='"0.9.7"' \
  -DGGML_SCHED_MAX_COPIES=4 -DGGML_SHARED -D_GNU_SOURCE -D_XOPEN_SOURCE=600 \
  -I/home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/. \
  -I/home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/../include \
  -std=gnu++17 \
  /home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/ggml.cpp 2>&1 | grep "ggml.cpp"

方案 B:使用 -P 预处理后再分词(最纯净) 如果你想连宏展开后的样子都不看,只想看原始代码对应的 Token,可以先通过 -E -P 去掉所有的行号标记和头文件注入,再交给 Clang 处理。但这种方法会丢失原始文件的行号信息,通常方案 A 配合 awk 提取更适合语法研究。


3. 进阶:提取「纯粹」的 Token 列表

如果你觉得 Loc=... 这一堆路径还是碍眼,可以用 awk 把每一行的 Token 类型和内容提取出来。

优化后的完整指令:

Bash
/usr/bin/clang++ -Xclang -dump-tokens -fsyntax-only \
  -DGGML_BUILD -DGGML_COMMIT='"24d2ee052"' -DGGML_VERSION='"0.9.7"' \
  -DGGML_SCHED_MAX_COPIES=4 -DGGML_SHARED -D_GNU_SOURCE -D_XOPEN_SOURCE=600 \
  -I/home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/. \
  -I/home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/../include \
  -std=gnu++17 \
  /home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/ggml.cpp 2>&1 \
  | grep "ggml.cpp" \
  | awk '{print $1, $2}'

这样输出的结果会非常清爽:

identifier 'int' l_paren '(' identifier 'main' r_paren ')'


关键点提示

  1. 关于 -o ggml.txt:在执行 dump-tokens 时,-o 参数会被忽略或报错,因为 Token 是直接由编译器前端解析时打印到 stderr 的。

  2. 关于 -W 系列参数:研究 Token 时可以全部去掉,因为 Token 处于语法分析的最顶层,警告信息只会干扰你的输出流。

  3. 转义注意\"24d2ee052\"less 或日志里看起来正常,但如果编译器解析成 "24d2ee052 以及 " 三个独立的片段,就会报错。改用 '"text"' 这种「内双外单」的写法最保险。

需要我帮你写一个简单的 Python 脚本,把这些过滤后的 Token 直接转换成 JSON 数组,方便你做后续的语法统计吗?

Gemini said

要实现这个效果,我们需要调整 awk 的提取逻辑。Clang 的 dump-tokens 输出格式通常是 token_type 'token_value' [flags] Loc=...

为了去掉 awk 默认提取出的单引号,并让 Token 连续输出(而非每行一个),我们可以使用 gsub 函数剔除引号,并用 printf 代替 print

优化后的指令

请尝试这个组合:

Bash
/usr/bin/clang++ -Xclang -dump-tokens -fsyntax-only \
  -DGGML_BUILD -DGGML_COMMIT='"24d2ee052"' -DGGML_VERSION='"0.9.7"' \
  -DGGML_SCHED_MAX_COPIES=4 -DGGML_SHARED -D_GNU_SOURCE -D_XOPEN_SOURCE=600 \
  -I/home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/. \
  -I/home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/../include \
  -std=gnu++17 \
  /home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/ggml.cpp 2>&1 \
  | grep "ggml.cpp" \
  | awk '{
      token = $2; 
      gsub(/^\047|\047$/, "", token); # \047 是单引号的 ASCII 码,去掉首尾引号
      if (token == "") next;          # 过滤掉空的 token
      printf "%s ", token;            # 以空格分隔,不换行输出
    }'

关键改动说明:

  1. gsub(/^\047|\047$/, "", token):

    • Clang 输出的内容通常被包裹在 ' ' 中。这一行使用正则匹配 Token 开头和结尾的单引号并将其替换为空。

    • 使用十六进制/八进制转义 \047 是为了避免在 Shell 命令行中处理嵌套单引号的转义地狱。

  2. printf "%s ", token:

    • print 会自动在结尾加换行符,而 printf 允许你自定义格式。

    • 这里我们在每个 Token 后面加了一个空格 %s ,这样输出的就是一段连续的「Token 流」。

  3. 关于 awk 的列选择:

    • dump-tokens 的输出中,$2 通常是具体的 Token 内容(如 int, {, my_var)。

    • 如果某些特殊 Token(如字符串字面量)中间带有空格,$2 可能抓不全。如果发现字符串内容断了,可以考虑用更复杂的 sed 提取规则。

进阶建议:处理换行

如果你希望在终端看的时候稍微舒服一点,或者为了保留原始代码的大致结构,可以根据 [StartOfLine] 标记来决定是否换行:

Bash
| awk '{
    token = $2; gsub(/^\047|\047$/, "", token);
    if ($0 ~ /\[StartOfLine\]/) printf "\n"; 
    printf "%s ", token;
  }'

这样做出的输出几乎就是一份「脱了衣服」的源代码。如果你需要将这些 Token 用于机器学习模型训练或深度语法统计,是否需要我提供一个提取 Token 类型(如 identifier, numeric_constant)的对照表?

Gemini said

既然你已经有了 compile_commands.json,手动逐个提取命令太痛苦了。我们可以写一个 Python 脚本来自动化这个过程:它会读取 JSON,过滤出所有 .cpp 文件,修改编译指令,并调用 Clang 输出干净的 Token 流。

自动化提取 Token 脚本 (extract_tokens.py)

这个脚本会自动处理转义字符,并为每个源文件生成一个对应的 .tokens 文件。

Python
import json
import subprocess
import os
import re

# 配置文件
JSON_PATH = "compile_commands.json"
OUTPUT_DIR = "tokens_output"

if not os.path.exists(OUTPUT_DIR):
    os.makedirs(OUTPUT_DIR)

def process_command(item):
    source_file = item['file']
    # 只处理 C++ 文件 (可以根据需要增加 .cc 或 .cxx)
    if not source_file.endswith(('.cpp', '.cxx', '.cc')):
        return

    print(f"Processing: {os.path.basename(source_file)}")
    
    # 1. 解析原始命令
    cmd_parts = item['command'].split()
    
    # 2. 构造新的 Clang 指令
    # 我们需要插入 -Xclang -dump-tokens -fsyntax-only
    # 并移除 -o 和之后的目标文件
    new_cmd = [cmd_parts[0], "-Xclang", "-dump-tokens", "-fsyntax-only"]
    
    skip_next = False
    for i in range(1, len(cmd_parts)):
        if skip_next:
            skip_next = False
            continue
        if cmd_parts[i] == "-o":
            skip_next = True # 跳过 -o 及其后的文件名
            continue
        if cmd_parts[i] == "-c":
            continue # -c 留着或去掉都行,Clang 前端能识别
        new_cmd.append(cmd_parts[i])

    # 3. 执行指令并捕获输出
    try:
        # 运行并合并 stderr 到 stdout,因为 dump-tokens 输出到 stderr
        result = subprocess.run(
            new_cmd, 
            capture_output=True, 
            text=True, 
            cwd=item['directory']
        )
        
        raw_output = result.stdout + result.stderr
        
        # 4. 过滤与格式化 (纯 Token 流)
        tokens = []
        file_name_esc = re.escape(source_file)
        
        for line in raw_output.splitlines():
            # 只匹配当前源文件的 token,排除头文件
            if source_file in line:
                # 匹配格式: type 'value' [flags] Loc=...
                # 我们通过正则提取引号内的内容
                match = re.search(r"'(.*)'", line)
                if match:
                    tokens.append(match.group(1))
        
        # 5. 保存结果
        output_name = os.path.basename(source_file) + ".tokens"
        with open(os.path.join(OUTPUT_DIR, output_name), 'w') as f:
            f.write(" ".join(tokens))
            
    except Exception as e:
        print(f"Error processing {source_file}: {e}")

def main():
    with open(JSON_PATH, 'r') as f:
        data = json.load(f)
        for item in data:
            process_command(item)
    print(f"\nDone! All tokens are saved in '{OUTPUT_DIR}'")

if __name__ == "__main__":
    main()

脚本核心逻辑说明

  1. 动态清理命令:脚本会自动寻找 -o 选项并剔除它,同时注入 -Xclang -dump-tokens

  2. 工作目录同步:脚本读取 JSON 中的 directory 字段,并在该路径下执行命令。这非常重要,因为生成的编译指令通常包含相对路径。

  3. 正则提取:使用 re.search(r"'(.*)'", line) 提取 Clang 输出中单引号包裹的内容。这能完美处理类似 int("hello world" 这样的 Token。

  4. 范围锁定:通过 if source_file in line 过滤,确保输出不包含 stddef.h 或其他系统库的 Token。

如何运行

  1. 将上述代码保存为 extract_tokens.py

  2. 确保它和 compile_commands.json 在同一个目录下(或者修改脚本开头的 JSON_PATH)。

  3. 执行:python3 extract_tokens.py

  4. 检查 tokens_output 文件夹,你会得到每个 .cpp 文件对应的纯 Token 文本。


进一步优化建议

  • 保留换行:如果你希望研究代码结构,可以在正则匹配时判断 line 中是否包含 [StartOfLine],如果有,则在 tokens.append 前先加一个换行符 \n

  • 并发处理:如果你的项目很大(如完整的 llama.cpp),可以使用 Python 的 concurrent.futures 来并行运行 Clang,加快提取速度。

你想在提取 Token 的同时,把它们的类型(例如是 Keyword 还是 NumericConstant)也分门别类地保存下来吗?

Gemini said

我完全理解你的意图。你是在尝试通过一种无监督学习(Unsupervised Learning)的方式,从原始 Token 流中通过统计共现规律来逆向工程出 C++ 的语法结构。

这非常接近于「数据压缩」或「字节对编码 (BPE)」的逻辑:如果 const 后面总是跟着 char 后面总是跟着 *,那么 const char * 就应该被归纳为一个更高级别的语法实体。

为什么豆包这个脚本「做法不对」?

你敏锐的直觉是对的。这个脚本目前只是一个静态的 N-Gram 计数器,它存在以下三个根本问题,导致它无法实现你想要的「3NF(范式)归纳」:

  1. 缺乏「抽象复用」: 脚本只是机械地记录了 a->b->c,但它没有把 a->b->c 替换成一个新代号(比如 Term1)。真正的 3NF 应该是:如果发现了 const char *,后续的 5-gram 统计应该把这三个 token 看作一个整体,否则你永远在做低效率的重复统计。

  2. 没有处理「递归」: C++ 语法是递归的(例如表达式套表达式)。简单的 N-gram 无法处理 ( ( ( a + b ) ) ) 这种深层嵌套。

  3. 组合爆炸: 脚本机械地扫描 2-gram 到 10-gram。在 C++ 中,如果一段代码有 100 个 token,脚本会产生无数无意义的碎片,而不是真正的语法结构。


我为你重新设计的「语法发现」逻辑:增量归纳法

我们需要改变策略:发现高频序列 -> 序列坍缩为新 Token -> 迭代搜索。 这才符合你说的「归纳再复用」。

核心改进思路:

  1. 建立「产生式表」:不仅存 id,还要存 TokenA + TokenB -> NewSymbol

  2. 贪婪替换(Re-pair算法):在一次扫描中,找到最频繁出现的 2-gram,将其合并为一个新的复合 ID,然后存入数据库。

  3. 跨文件增量:下次读取新文件时,先用已有的「产生式表」对新 Token 流进行预压缩(翻译成高级 Symbol),再寻找新的规律。

改进后的脚本逻辑框架(Python)

Python
import json
import os
from collections import Counter

class GrammarDiscoverer:
    def __init__(self, db_file="grammar_db.json"):
        self.db_file = db_file
        # grammar: {"NEW_SYMBOL_101": ["const", "char", "*"], ...}
        self.data = self.load_db()
        # 反向表,用于快速替换:{ ("const", "char", "*"): "NEW_SYMBOL_101" }
        self.rev_grammar = {tuple(v): k for k, v in self.data.get("grammar", {}).items()}
        self.next_id = self.data.get("next_id", 1000)

    def load_db(self):
        if os.path.exists(self.db_file):
            with open(self.db_file, 'r') as f: return json.load(f)
        return {"grammar": {}, "next_id": 1000}

    def save_db(self):
        self.data["next_id"] = self.next_id
        with open(self.db_file, 'w') as f: json.dump(self.data, f, indent=2)

    def simplify_stream(self, tokens):
        """利用已知语法表,对原始流进行坍缩(归纳再复用)"""
        changed = True
        while changed:
            changed = False
            for pattern, symbol in self.rev_grammar.items():
                n = len(pattern)
                i = 0
                new_tokens = []
                while i < len(tokens):
                    if tuple(tokens[i:i+n]) == pattern:
                        new_tokens.append(symbol)
                        i += n
                        changed = True
                    else:
                        new_tokens.append(tokens[i])
                        i += 1
                tokens = new_tokens
        return tokens

    def discover_new_patterns(self, tokens, min_freq=2):
        """核心:寻找新的 N-gram 并存入表"""
        # 我们从 2-gram 开始,因为所有长语法都是由 2-gram 逐步合并而来的
        # 就像 3NF:A -> BC, B -> de. 
        # 发现一个新的高频对 (A, B),将其合并
        pairs = Counter(zip(tokens, tokens[1:]))
        if not pairs: return tokens, False

        most_common_pair, freq = pairs.most_common(1)[0]
        
        if freq >= min_freq:
            new_symbol = f"SYM_{self.next_id}"
            self.next_id += 1
            self.data["grammar"][new_symbol] = list(most_common_pair)
            self.rev_grammar[most_common_pair] = new_symbol
            print(f"发现新语法现象: {new_symbol} := {' '.join(most_common_pair)} (频率: {freq})")
            return self.simplify_stream(tokens), True
        
        return tokens, False

    def process_file(self, file_path):
        with open(file_path, 'r') as f:
            raw_tokens = f.read().split()
        
        # 1. 先用旧知识简化
        tokens = self.simplify_stream(raw_tokens)
        
        # 2. 循环发现新模式,直到没有新发现
        found = True
        while found:
            tokens, found = self.discover_new_patterns(tokens)
        
        self.save_db()
        return tokens

# 使用示例
discoverer = GrammarDiscoverer()
# 你可以不断加入新的 token 文件
final_stream = discoverer.process_file("ggml.cpp.tokens")

为什么这个做法更符合你的要求?

  1. 它实现了真正的「归纳再复用」:一旦发现 const char 频繁出现,它就生成 SYM_1000。下次遇到 SYM_1000 * 频繁出现,它会生成 SYM_1001。这实际上是在自动构建一颗语法树

  2. 3NF 实例展示:最后的 grammar_db.json 里,每一条记录都是一个标准的产生式(A → BC),这就是你想要的语法实例表。

  3. 增量更新:当你输入第二个、第三个文件时,脚本首先会用第一阶段学到的 SYM 去「理解」新文件,如果新文件里有已知的模式,它会直接坍缩,然后在坍缩后的基础上寻找更高级的模式。

  4. 自动停止:当 pairs.most_common(1)[0] 的频率低于阈值时,说明当前 Token 流已经无法进一步归纳,自然停止。

你要不要试着用我这个逻辑跑一下你生成的那个 ggml.cpp.tokens 这样出来的表会非常有意思,你会看到类似 SYM_1050 := static inline 这样的结果。

Gemini said

你说得对,现在的 JSON 只显示了符号间的推导关系,看起来像是一堆乱码,完全没有 C++ 的语义感。

为了让你直观地鉴定正确性,我们需要实现两个功能:

  1. 递归展开:在打印时,自动把 SYM_1001 这种中间变量一直展开到最初的 C++ Token。

  2. 动态输入:通过命令行参数指定文件。

改进后的脚本 (grammar_analyzer.py)

这个版本增加了递归展开逻辑,并支持 python3 script.py file1.tokens file2.tokens 这种用法。

Python
import json
import os
import sys
from collections import Counter

class GrammarDiscoverer:
    def __init__(self, db_file="grammar_db.json"):
        self.db_file = db_file
        self.data = self.load_db()
        self.rev_grammar = {tuple(v): k for k, v in self.data.get("grammar", {}).items()}
        self.next_id = self.data.get("next_id", 1000)

    def load_db(self):
        if os.path.exists(self.db_file):
            with open(self.db_file, 'r') as f: return json.load(f)
        return {"grammar": {}, "next_id": 1000}

    def save_db(self):
        self.data["next_id"] = self.next_id
        with open(self.db_file, 'w') as f: json.dump(self.data, f, indent=2)

    def expand_symbol(self, symbol):
        """递归展开符号,直到变成原始 Token"""
        if symbol not in self.data["grammar"]:
            return [symbol]
        
        res = []
        for part in self.data["grammar"][symbol]:
            res.extend(self.expand_symbol(part))
        return res

    def simplify_stream(self, tokens):
        changed = True
        while changed:
            changed = False
            for pattern, symbol in self.rev_grammar.items():
                n = len(pattern)
                i = 0
                new_tokens = []
                while i < len(tokens):
                    if tuple(tokens[i:i+n]) == pattern:
                        new_tokens.append(symbol)
                        i += n
                        changed = True
                    else:
                        new_tokens.append(tokens[i])
                        i += 1
                tokens = new_tokens
        return tokens

    def discover_new_patterns(self, tokens, min_freq=5): # 调高阈值以减少琐碎模式
        pairs = Counter(zip(tokens, tokens[1:]))
        if not pairs: return tokens, False

        most_common_pair, freq = pairs.most_common(1)[0]
        if freq >= min_freq:
            new_symbol = f"SYM_{self.next_id}"
            self.next_id += 1
            self.data["grammar"][new_symbol] = list(most_common_pair)
            self.rev_grammar[most_common_pair] = new_symbol
            
            # 打印直观的发现过程
            raw_repr = " ".join(self.expand_symbol(new_symbol))
            print(f"发现模式: {new_symbol: <9} := {raw_repr: <25} (出现 {freq} 次)")
            
            return self.simplify_stream(tokens), True
        return tokens, False

    def process_file(self, file_path):
        if not os.path.exists(file_path):
            print(f"错误: 文件 {file_path} 不存在")
            return
        
        with open(file_path, 'r') as f:
            raw_tokens = f.read().split()
        
        print(f"\n>>> 正在处理: {file_path}")
        tokens = self.simplify_stream(raw_tokens)
        
        found = True
        while found:
            tokens, found = self.discover_new_patterns(tokens)
        
        self.save_db()

    def print_final_grammar(self):
        print("\n" + "="*50)
        print("当前已归纳的语法表 (3NF 实例):")
        print("="*50)
        for sym in sorted(self.data["grammar"].keys()):
            parts = self.data["grammar"][sym]
            expanded = " ".join(self.expand_symbol(sym))
            # 显示 SYM_XXXX -> [A, B] (也就是实际的 Token 组合)
            print(f"{sym} -> {' + '.join(parts): <20} | 实际含义: {expanded}")

if __name__ == "__main__":
    # 从命令行获取文件名
    if len(sys.argv) < 2:
        print("用法: python3 script.py <token_file1> <token_file2> ...")
        sys.exit(1)

    discoverer = GrammarDiscoverer()
    
    for arg in sys.argv[1:]:
        discoverer.process_file(arg)
    
    discoverer.print_final_grammar()

如何使用:

现在你可以指定任意文件了:

Bash
python3 grammar_analyzer.py ggml.cpp.tokens other.tokens

为什么现在的输出更「鉴定」?

在你之前的输出中:

  • SYM_1000) ;

  • SYM_1001( SYM_1000( ) ;

这个脚本现在会直接告诉你:

SYM_1001 -> ( + SYM_1000 | 实际含义: ( ) ;

进一步改进建议:

  1. 阈值(min_freq):我把默认阈值改成了 5。如果设为 1,它会强行把所有只出现一次的乱七八糟的 Token 也组合起来,产生大量垃圾模式。

  2. 语义块:你会发现 ( ) ; 这种组合非常多,这说明在 ggml.c 中有很多无参数的函数调用或声明。如果发现 SYM_1004 := if (,说明它正在成功识别逻辑控制结构的特征。

你现在再跑一下,看看它归纳出的 实际含义 是否已经开始接近 C++ 的关键词组合(比如 static inline void)了?

Gemini said

我明白你的意思了。你是想看到像 static std :: terminate_handler 这样长且完整的序列被识别出来,而不仅仅是零散的符号组合。

你对算法的质疑非常精准。目前的逻辑是**「贪婪二元合并」**。虽然理论上它可以迭代成任意长度(比如 A+B→C, C+D→E),但在实际运行中,它有两个严重的缺陷:

  1. 局部最优陷阱:算法每次只挑全文件频率最高的 1个 2-gram。如果 ) ; 出现了 100 次,而 static std :: terminate_handler 只出现了 2 次,算法会优先把所有 ) ; 合并。

  2. 窗口锁定:我之前的代码里 min_freq 默认设为 5,而你的测试文本片段很短,很多长序列(如 static std ::)在小样本里频率达不到 5,所以算法「早泄」停止了。

真正的 N-Gram 动态窗口扫描

为了实现你说的「逐步扩大窗口 (2, 3, 4...)」直到饱和,我们需要改变逻辑:不再只找最频繁的一个对,而是在当前 token 流中,从大到小(N, N-1...2)扫描所有可能的重复序列。

以下是改进后的代码,它会尝试寻找最长的重复序列并将其「代数化」:

Python
import json, os, sys, re
from collections import Counter

class GrammarDiscoverer:
    def __init__(self, db_file="grammar_db.json"):
        self.db_file = db_file
        self.data = self.load_db()
        self.next_id = self.data.get("next_id", 1000)
        # 建立反向索引提高压缩速度
        self.refresh_rev_grammar()

    def load_db(self):
        if os.path.exists(self.db_file):
            with open(self.db_file, 'r') as f: return json.load(f)
        return {"grammar": {}, "next_id": 1000}

    def refresh_rev_grammar(self):
        # 按长度降序排列,优先匹配长序列(复用已知的高阶语法)
        self.rev_grammar = sorted(
            [(tuple(v), k) for k, v in self.data["grammar"].items()],
            key=lambda x: len(x[0]),
            reverse=True
        )

    def save_db(self):
        self.data["next_id"] = self.next_id
        with open(self.db_file, 'w') as f: json.dump(self.data, f, indent=2)

    def expand_symbol(self, symbol):
        if symbol not in self.data["grammar"]: return [symbol]
        res = []
        for part in self.data["grammar"][symbol]:
            res.extend(self.expand_symbol(part))
        return res

    def simplify_stream(self, tokens):
        """利用已有知识压缩 Token 流"""
        i = 0
        new_tokens = []
        while i < len(tokens):
            match_found = False
            for pattern, symbol in self.rev_grammar:
                n = len(pattern)
                if tuple(tokens[i:i+n]) == pattern:
                    new_tokens.append(symbol)
                    i += n
                    match_found = True
                    break
            if not match_found:
                new_tokens.append(tokens[i])
                i += 1
        return new_tokens

    def discover(self, tokens, max_n=10, min_freq=2):
        """逐级窗口扫描:从长到短寻找重复模式"""
        found_new = False
        # 从大的 N-gram 开始找,确保「长序列」优先被发现
        for n in range(max_n, 1, -1):
            grams = [tuple(tokens[i:i+n]) for i in range(len(tokens)-n+1)]
            counts = Counter(grams)
            
            # 找到当前长度下最频繁的序列
            common = [g for g, f in counts.items() if f >= min_freq]
            if not common: continue

            # 选一个最频繁的进行归纳
            best_gram = max(common, key=lambda g: counts[g])
            
            new_symbol = f"SYM_{self.next_id}"
            self.next_id += 1
            self.data["grammar"][new_symbol] = list(best_gram)
            self.refresh_rev_grammar()
            
            raw_repr = " ".join(self.expand_symbol(new_symbol))
            print(f"发现新语法 ({n}-gram): {new_symbol: <9} := {raw_repr: <30} (频率: {counts[best_gram]})")
            
            # 立即压缩当前的 token 流,并重新开始大窗口扫描
            return self.simplify_stream(tokens), True
        
        return tokens, False

    def process_file(self, file_path):
        if not os.path.exists(file_path): return
        with open(file_path, 'r') as f: tokens = f.read().split()
        
        print(f"\n>>> 正在处理: {file_path}")
        tokens = self.simplify_stream(tokens)
        
        while True:
            tokens, found = self.discover(tokens)
            if not found: break
        
        self.save_db()

if __name__ == "__main__":
    discoverer = GrammarDiscoverer()
    for arg in sys.argv[1:]:
        discoverer.process_file(arg)

为什么这次能解决你的问题?

  1. 窗口从大到小(range(max_n, 1, -1): 算法现在会先看有没有重复的 10-gram。如果有,直接打包成一个 SYM。这解决了你说的「只发现 2-gram」的问题。它会优先捕捉长序列。

  2. 递归与复用: 由于每次发现新模式后,我会立即调用 simplify_stream。如果之前发现了 SYM_1000 := std ::,那么下一次扫描 3-gram 时,它看到的可能是 static SYM_1000 terminate_handler。这就会被归纳为更高阶的语法结构。

  3. 频率阈值降到 2: 针对你给出的这种短文本,只要一个序列出现 2 次,它就会被视为一种「语法现象」并提取出来。

针对你的输入文件的预期表现:

在你提供的 ggml.cpp.tokens 中,previous_terminate_handler 出现了多次。

  • 第一次循环可能会发现:SYM_1000 := previous_terminate_handler ( ) ;

  • 第二次循环可能会发现:SYM_1001 := if ( SYM_1000 }

  • 最终它会把长得一模一样的代码块直接压缩成一个 ID。

你再试跑一下这个版本,它应该会输出 3-gram 甚至更长的发现。 如果还是不满意,我们可以进一步加入「熵」的概念来判断一个序列是否是稳固的语法块。

Gemini said

我完全理解你的痛点了。你是想从这些 Token 中提取出具有生成能力的有穷规则(即上下文无关文法或递归产生的 3NF),而不是仅仅列出一堆越来越长的死板字符串。

真正的智能归纳应该像这样:如果发现了 if ( if ( ... ) ),你不应该生成一个 if_if_if 的超长 Gram,而应该发现 Statement -> if ( Statement ) 这种递归结构

目前逻辑的局限在于它一直在做「水平合并」(横向变长),而没有做「垂直抽象」(纵向泛化)。要实现你说的「防止无穷大」并发现「递归」,我们需要引入两个核心逻辑:

1. 自动递归发现 (Recursive Folding)

当我们要归纳一个新的模式 A B C 时,如果发现其中 B 已经是之前定义的某个 SYM,且 AC 的组合在逻辑上形成了某种对称或重复包裹,我们需要将其标记为递归。 但在无监督状态下,最简单的做法是:将已经归纳好的高级 SYM 视为等价类

2. 泛化合并 (Generalization)

如果 SYM_100 (static int)SYM_101 (static float) 出现位置极度相似,智能系统应该归纳出 SYM_NEW (static + TYPE)

针对你现在的需求,我改进了算法的**「坍缩逻辑」。它不再追求无限变长,而是优先寻找能够复用已有 SYM 的最短产生式**。

Python
import json, os, sys
from collections import Counter

class GrammarDiscoverer:
    def __init__(self, db_file="grammar_db.json"):
        self.db_file = db_file
        self.data = self.load_db()
        self.next_id = self.data.get("next_id", 1000)
        self.grammar = self.data.get("grammar", {})

    def load_db(self):
        if os.path.exists(self.db_file):
            with open(self.db_file, 'r') as f: return json.load(f)
        return {"grammar": {}, "next_id": 1000}

    def save_db(self):
        self.data["grammar"] = self.grammar
        self.data["next_id"] = self.next_id
        with open(self.db_file, 'w') as f: json.dump(self.data, f, indent=2)

    def expand(self, sym):
        if sym not in self.grammar: return [sym]
        res = []
        for p in self.grammar[sym]: res.extend(self.expand(p))
        return res

    def get_token_stream(self, tokens):
        """核心:贪婪压缩。用已有的最长规则去坍缩当前的流"""
        # 按规则展开后的长度降序排列,保证优先匹配复杂语法
        sorted_rules = sorted(self.grammar.items(), key=lambda x: len(self.expand(x[0])), reverse=True)
        
        i = 0
        new_stream = []
        while i < len(tokens):
            matched = False
            for sym, pattern in sorted_rules:
                plen = len(pattern)
                if tokens[i:i+plen] == pattern:
                    new_stream.append(sym)
                    i += plen
                    matched = True
                    break
            if not matched:
                new_stream.append(tokens[i])
                i += 1
        return new_stream

    def discover(self, tokens, min_freq=2):
        """
        不再盲目增加 N-gram 长度,而是寻找当前流中频率最高的 2-Gram 组合。
        因为流已经经过了 get_token_stream 的坍缩,这里的 2-Gram 可能代表了:
        1. Token + Token (基础)
        2. SYM + Token  (扩展)
        3. SYM + SYM    (递归或复合结构)
        """
        pairs = Counter(zip(tokens, tokens[1:]))
        if not pairs: return tokens, False

        # 过滤掉频率不足的
        candidates = {p: f for p, f in pairs.items() if f >= min_freq}
        if not candidates: return tokens, False

        # 策略:选择能带来最大压缩率的组合
        # 或者选择最频繁的
        best_pair = max(candidates, key=candidates.get)
        
        # 检查是否构成了自引用(简单递归初探)
        # 如果 A -> A B 或 A -> B A,这在 3NF 中是典型的递归
        
        new_sym = f"SYM_{self.next_id}"
        self.next_id += 1
        self.grammar[new_sym] = list(best_pair)
        
        raw_repr = " ".join(self.expand(new_sym))
        print(f"归纳规则: {new_sym: <9} := {' + '.join(best_pair): <25} | 实际语义: {raw_repr}")
        
        # 归纳后立即重新坍缩流
        return self.get_token_stream(tokens), True

    def process(self, file_path):
        if not os.path.exists(file_path): return
        with open(file_path, 'r') as f: tokens = f.read().split()
        
        # 1. 用已有知识预压缩
        tokens = self.get_token_stream(tokens)
        
        # 2. 迭代归纳
        while True:
            tokens, found = self.discover(tokens)
            if not found: break
        
        self.save_db()

if __name__ == "__main__":
    gd = GrammarDiscoverer()
    for f in sys.argv[1:]:
        gd.process(f)

为什么这个逻辑能解决你说的「无穷大」和「递归」?

  1. 二元分解原则 (Chomsky Normal Form 思路): 我不再去尝试 3-gram, 4-gram。所有的长序列(如 static inline void)都可以拆解为 (static + (inline + void))。通过不断合并频率最高的 两个 单元(这两个单元本身可以是之前归纳好的 SYM),我们实际上是在构建一棵二叉树。

  2. 抑制无穷增长: 当一个模式被归纳为 SYM_100 后,流中所有的该模式都会变成单点。这使得原来的 10-gram 变成了更短的流。只有当不同的 SYM 再次高频组合时,才会产生新的 SYM。当流中不再有重复出现的相邻单元时,增长自然停止。

  3. 递归发现的可能性: 注意 SYM_1005 -> SYM_1001 + }。如果你的 Token 文件里有嵌套的大括号,经过多次迭代,你会看到类似 SYM_2000 -> { + SYM_2000 这样的结构(虽然本脚本目前是增量 ID,但你可以通过观察 grammar_db.json 发现这种模式的收敛)。

实验建议:

  1. 清空旧的 grammar_db.json,重新跑你的 ggml.cpp.tokens

  2. 你会看到它从最细碎的 std + :: 开始,逐渐演变成 SYM_1001 + terminate_handler

  3. 如果出现 SYM_A := SYM_B + SYM_C,而 SYM_B 里面又包含 SYM_A 的组成部分,那就是你要找的语法递归实例。

这就是你要的「智能」:通过不断坍缩已知序列,使流长度缩短,直到熵减停止。 这种做法比单纯的 N-gram 扫描要高级得多,因为它是在重构语法规律。

你看看这次跑出来的 SYM 层级,是不是已经开始出现嵌套和复用的感觉了?

Gemini said

我非常认同你的这个核心观察:在 C++ 这种严谨的语言里,只要是在正确编译的源码中连续出现的 Token 序列(N-gram),在语法上就一定是合法的局部结构。

你指出的路径实际上是一种自底向上的归纳发现算法。它的本质是通过不断扩大观测窗口(N 的增长),寻找那些能够被「更短的已有结构」解释的序列。当 增长到某个程度,所有的 都能由已经发现的 或更小的组件通过某种规律(如递归)组合而成时,我们就达到了语法饱和

重新设计的「窗口扩张与递归发现」算法

这个算法不再是盲目地合并最频繁的项,而是按照你说的逻辑:穷举 -> 记录新现象 -> 尝试用旧现象解释新现象 -> 发现递归 -> 增加 继续。

Python
import json, os, sys
from collections import Counter

class GrammarDiscovery:
    def __init__(self, db_file="grammar_v2.json"):
        self.db_file = db_file
        self.grammar = {} # 存储发现的所有合法序列
        self.recursive_patterns = [] # 存储发现的递归现象

    def get_ngrams(self, tokens, n):
        """穷举所有的 n-gram"""
        return [tuple(tokens[i:i+n]) for i in range(len(tokens)-n+1)]

    def is_recursive(self, sequence, known_grammars):
        """
        判断一个长序列是否包含递归。
        例如:if ( if ( A ) ) 包含了 if ( A )
        """
        seq_str = " ".join(sequence)
        for known in known_grammars:
            known_str = " ".join(known)
            if known_str in seq_str and known_str != seq_str:
                return True, known
        return False, None

    def run_discovery(self, tokens, start_n=2, max_n=20):
        current_tokens = tokens
        
        for n in range(start_n, max_n + 1):
            print(f"\n--- 正在扫描 {n}-gram 阶段 ---")
            ngrams = self.get_ngrams(current_tokens, n)
            unique_ngrams = set(ngrams)
            
            new_discoveries = 0
            for gram in unique_ngrams:
                gram_key = " ".join(gram)
                
                if gram_key not in self.grammar:
                    # 检查递归:这个 n-gram 是否由之前发现的语法现象嵌套而成?
                    found_rec, sub_pattern = self.is_recursive(gram, self.grammar.keys())
                    
                    self.grammar[gram_key] = {
                        "n": n,
                        "is_recursive": found_rec,
                        "sub_structure": " ".join(sub_pattern) if found_rec else None
                    }
                    new_discoveries += 1
                    
                    if found_rec:
                        print(f"[递归发现] {gram_key} (包含了已知结构: {self.grammar[gram_key]['sub_structure']})")
            
            print(f"本轮新增合法语法现象: {new_discoveries} 条")
            
            # 如果连续两轮没有新发现,或者新发现全是递归,说明语法特征已饱和
            if new_discoveries == 0:
                print(f"语法在 N={n} 处达到饱和,停止扫描。")
                break

    def save(self):
        with open(self.db_file, 'w') as f:
            json.dump(self.grammar, f, indent=2)

if __name__ == "__main__":
    if len(sys.argv) < 2:
        print("Usage: python script.py <token_file>")
        sys.exit(1)

    with open(sys.argv[1], 'r') as f:
        tokens = f.read().split()

    discovery = GrammarDiscovery()
    discovery.run_discovery(tokens)
    discovery.save()

这个算法如何体现你的「智能」思想?

  1. 承认所有 N-gram 的合法性: 算法不做合并(即不把流变短),而是把每一轮发现的 全部存入库中。因为你是从合法的 .o 编译指令对应的 .cpp 中提取的,所以它们每一个都是 C++ 语法的真子集。

  2. 递归检测(关键): 在扫描 时,它会回看之前记录的

    • 例子:如果你发现 previous_terminate_handler ( ) ; 是一个

    • 当它扫描到 发现 if ( previous_terminate_handler ( ) ; ) 时,算法会立即标记:这是一个递归/嵌套现象

  3. 防止无穷大: 通过 is_recursive 的检测,我们可以清晰地看到语法是如何从简单的指令组合成复杂的结构的。一旦 增加到某个阈值,你会发现新的 只是在旧的结构两边加了些括号或分号,此时逻辑上的「新语法」就不再产生了。

给你的鉴定建议

当你运行这个脚本后,观察生成的 grammar_v2.json

  • 低阶 (2-3 gram):你会看到基础语法,如 std ::, static void, ( )

  • 高阶 (5+ gram):你会看到像 if ( previous_terminate_handler ) { 这样的片段。

  • 递归标记:寻找 is_recursive: true 的条目。这些条目就是你说的「发现之前的现象重复出现在子序列」的证据。这证明了你的 3NF 实例正在自动向更高级的语法规则进化。

你可以试着用那个 ggml.cpp.tokens 跑一下这个版本,重点看那些被标记为 is_recursive 的长序列,它们正是 C++ 语法的灵魂所在。你要我帮你把这些「递归发现」按层级结构树状打印出来吗?

Gemini said

你的直觉非常敏锐,这正是**词法分析(Lexing)语法分析(Parsing)**之间的鸿沟。

直接处理原始 Token(如具体的文件名字符串)确实会让算法陷入无穷无尽的碎片中。要逆向发现 C++ 的 3NF(三范式)语法,我们必须经历从**“具体值”“抽象类”**的跨越。


1. 第一步:必须进行的“抽象化” (Canonicalization)

在进行 N-gram 统计之前,必须把 Clang 导出的 Token 进行分类替换。 正如你所说,"/home/.../ggml.cpp""hello.cpp" 在语法地位上是完全等价的,它们都只是 string_literal

我们应该把 Token 预处理为如下形式:

  • 字面量抽象:所有的字符串 -> <str>,所有数字 -> <num>

  • 标识符区分

    • 保留字if, while, static 等保持不变。

    • 普通标识符:所有的变量名、函数名 -> <id>

  • 符号保留{, }, (, ), ;, :: 等保持不变。

抽象后的例子:

原始:if ( previous_handler ) { abort ( ) ; } 抽象:if ( <id> ) { <id> ( ) ; }

这样,原本千变万化的代码行就会收敛成有限的模式,你的 N-gram 才能真正抓到“语法”而不是“代码片段”。


2. 逆向发现 3NF 的逻辑:由下而上的压缩

3NF 语法的核心是:一个非终结符最多只能推导出两个非终结符(或一个终结符)。 例如:IfStmt -> if ( Condition ) 实际上被拆解为一系列二元组合。

要逆向发现它,不能只靠简单的 -gram 堆砌,而要模拟 CYK 算法压缩感知 的逆过程。

核心算法逻辑:

  1. 二元合并(Pairwise Reduction): 扫描抽象后的 Token 流,找到出现频率最高的一对 (A, B)

  2. 符号化(Symbolization): 将 (A, B) 替换为一个新符号 SYM_X,并在语法表中记录 SYM_X -> A B

  3. 迭代与递归检测

    • 如果发现 SYM_X 经常出现在 ( , ) 之间,则产生 SYM_Y -> ( SYM_X )

    • 递归发现:如果你发现 SYM_Z -> if ( SYM_Z ),恭喜你,你已经逆向出了递归语法。


3. 我们真的能发现 C++ 语法吗?

能,但有局限性。

  • 你能发现的

    • 结构性语法:如函数定义、控制流(if/for)、作用域嵌套、表达式优先级。

    • 惯用法:如 std :: <id>const <id> *

  • 你难以发现的(需要语义分析)

    • 上下文相关性:C++ 是臭名昭著的非上下文无关语言。例如 T (a); 既可能是变量声明,也可能是函数调用,这取决于 T 在之前是如何定义的。

    • 模板元编程:这实际上是编译期的另一层逻辑。


4. 改进后的预处理脚本(抽象化 Token)

为了配合你的语法研究,我们需要先修改之前的 Clang 提取逻辑,让它输出抽象分类:

Python
# 在处理 Clang dump-tokens 的输出时进行映射
def canonicalize(token_type, token_value):
    # Clang 的 token_type 包含 'identifier', 'numeric_constant', 'string_literal' 等
    if token_type == 'identifier':
        # 排除 C++ 关键字,只抽象普通变量/函数名
        if is_cpp_keyword(token_value): 
            return token_value
        return "<id>"
    if token_type == 'numeric_constant':
        return "<num>"
    if token_type == 'string_literal':
        return "<str>"
    return token_value # 符号和关键字保持原样

5. 建议的下一步实验路线

如果你想真正看到“语法发现”的过程,我建议:

  1. 抽象化处理:先把你的 .tokens 文件全部转换成抽象形式(if, (, <id>, ), {, ...)。

  2. 寻找最优二元组:不要穷举 -gram,而是每次只找全库频率最高的一对,将其合并。

  3. 观察产生式:看它是否能生成类似 EXPR -> <id> + <id> 这样的规则。

你想让我为你写一个能把 ggml.cpp.tokens 转换成这种抽象格式(保留关键字,替换 ID 和字面量)的脚本吗? 这将是你逆向 3NF 的真正基石。

You said

你只需要把之前的这个提取代码改一下就可以了,然后我们再来修改你的算法

Gemini said

为了实现你所说的“抽象化”,我们需要在提取 Token 的过程中,利用 Clang 提供的 Token 类型信息进行过滤和替换。

你可以通过 clang++ -Xclang -dump-tokens 的输出看到,每一行开头都有 Token 的类型(例如 identifiernumeric_constantstring_literal)。我们修改脚本,在正则匹配时同时捕获类型并进行映射。

修改后的 gemini.py (增加 Token 抽象化逻辑)

Python
import json
import subprocess
import os
import re

# 配置
JSON_PATH = "compile_commands.json"
OUTPUT_DIR = "tokens_output"

# 定义抽象映射规则
def get_abstract_token(token_type, token_value):
    # C++ 关键字列表(这里仅列举一部分,实际应用中可以更完善)
    keywords = {"if", "else", "for", "while", "return", "static", "void", "const", "bool", "int", "auto", "struct", "class"}
    
    if token_type == 'identifier':
        return token_value if token_value in keywords else "<id>"
    if token_type == 'numeric_constant':
        return "<num>"
    if token_type == 'string_literal':
        return "<str>"
    return token_value # 符号和关键字保持原样

def process_command(item):
    source_file = item['file']
    if not source_file.endswith(('.cpp', '.cxx', '.cc')):
        return

    # 构造 Clang 指令 (添加 -fsyntax-only 和 dump-tokens)
    new_cmd = [item['command'].split()[0], "-Xclang", "-dump-tokens", "-fsyntax-only"]
    new_cmd.extend([arg for arg in item['command'].split()[1:] if arg not in ["-o", "-c"]])
    # 移除被 -o 消耗掉的目标文件参数
    try:
        idx = new_cmd.index("-o")
        new_cmd.pop(idx); new_cmd.pop(idx)
    except: pass

    result = subprocess.run(new_cmd, capture_output=True, text=True, cwd=item['directory'])
    
    # 核心:正则匹配 (类型) '(值)'
    # 例子: identifier 'previous_terminate_handler' [Loc=...]
    pattern = re.compile(r"(\w+)\s+'(.*?)'")
    
    tokens = []
    for line in result.stderr.splitlines():
        if source_file in line:
            match = pattern.search(line)
            if match:
                tok_type, tok_val = match.groups()
                tokens.append(get_abstract_token(tok_type, tok_val))
    
    with open(os.path.join(OUTPUT_DIR, os.path.basename(source_file) + ".tokens"), 'w') as f:
        f.write(" ".join(tokens))

if __name__ == "__main__":
    with open(JSON_PATH, 'r') as f:
        for item in json.load(f):
            process_command(item)

为什么这样做能帮助你发现 3NF 语法?

  1. 极大降低熵值:如果不做抽象,你的 tokens 里会有 ggml_uncaught_exceptionggml_print_backtrace 等大量唯一标识符,这会导致算法永远找不到高频重复序列。抽象后,它们都变成了 <id>,语法模式会瞬间“浮现”出来。

  2. 揭示语法骨架

    • 原始:if ( previous_terminate_handler )

    • 抽象:if ( <id> )

    • 如果整个 ggml.cpp 中这种结构反复出现,你的 N-gram 算法现在能精准捕捉到 if ( <id> ) 是一个通用的语法范式。

  3. 支持递归归纳: 当你使用这个抽象后的 Token 流去跑之前的“窗口扩大”算法时,由于 Token 种类有限,你的语法表会很快收敛,你会看到类似 SYM_XXX -> if ( <id> ) 的产出,这就是你要的 C++ 语法逆向成果。

下一步建议: 运行这个新的脚本生成抽象 Token 后,用我们刚才讨论的“窗口扩张与递归发现算法”去处理这些 tokens_output/*.tokens 文件。你会发现生成的 grammar_v2.json 变得非常简洁且具有极强的逻辑意义。

你想先跑一下这个抽象版的脚本看看结果吗?

Gemini said

我明白了。你需要的不是 token_value(代码里的字符串内容),而是 token_type(Clang 给出的词法类别,比如 identifier, numeric_constant 等)。这样你的语法分析器面对的就不是具体的 ggml_assert,而是抽象的 identifier,这正是逆向 3NF 所需的符号化过程。

Clang 的 dump-tokens 每一行格式固定为:[Type] '[Value]' [Flags] [Loc]。我们只需要改变 awk 的提取列即可。

修改后的提取指令

将原来的 awk '{print $2}'(提取 Value)改为 awk '{print $1}'(提取 Type)。

Bash
/usr/bin/clang++ -Xclang -dump-tokens -fsyntax-only \
  -DGGML_BUILD -DGGML_COMMIT='"24d2ee052"' -DGGML_VERSION='"0.9.7"' \
  -DGGML_SCHED_MAX_COPIES=4 -DGGML_SHARED -D_GNU_SOURCE -D_XOPEN_SOURCE=600 \
  -I/home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/. \
  -I/home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/../include \
  -std=gnu++17 \
  /home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/ggml.cpp 2>&1 \
  | grep "ggml.cpp" \
  | awk '{
      # $1 是 Token 类型 (例如 identifier, l_paren, kw_if)
      token_type = $1;
      
      # 如果你想要更精细的抽象,可以在这里对类型进行简单的映射
      # 例如:numeric_constant -> literal, string_literal -> literal
      if (token_type ~ /_constant$|literal$/) token_type = "literal";
      
      printf "%s ", token_type;
    }'

为什么这个输出更符合你的“抽象语法研究”?

  1. 词法范式化: 输出将变成这样:identifier l_paren identifier r_paren l_brace kw_if l_paren identifier r_brace ...。 这种流完全抹除了具体的业务逻辑,保留了纯粹的结构骨架

  2. 降低分析难度: 原来的文本里有几千个唯一的变量名,这会导致 N-gram 统计结果极度稀疏(每个组合可能只出现一次)。现在所有的变量名都统一为 identifier,所有的字面量(数字、字符串)都统一为 literal。这样你的算法能迅速发现 if ( identifier ) 这种高频结构。

  3. 发现 3NF 的捷径: 当你的 Token 流变成 identifier l_paren identifier r_paren 时,你的递归发现算法会非常容易地识别出:

    • EXPR := identifier l_paren identifier r_paren

    • 这就是你在寻找的「语法规则」。

辅助鉴定

为了鉴定这种做法是否正确,你可以运行一下看看输出:

  • 如果输出看起来像 identifier l_paren identifier r_paren,这就是我们要的「抽象语法流」。

  • 如果发现某个类型的占比太高(比如 identifier 满屏都是),我们可以在 awk 阶段加入更复杂的过滤逻辑,甚至引入 Clang 的 isKeyword() 判断(如果 identifier 其实是 if,那就把它显示为 kw_if,Clang 的 dump-tokens 已经帮你做到了,它会直接显示 kw_if 而不是 identifier)。

你现在的输出流里,是不是已经能看到 kw_if, l_paren, identifier 这样结构化的序列了?这应该就是你心目中进行 3NF 归纳的理想输入。

Gemini said

现在的这个输出已经非常接近编译器前端的「预处理后形态」。你现在手里的 Token 流,本质上就是一套上下文无关文法(CFG)的底层原材料

要从这里逆向发现 3NF(三范式),我们必须把这串平铺的 Token 转化成类似 A -> B C 的产生式规则。根据你的要求,我们应该采用穷举 -> 频率计数 -> 合并(坍缩) -> 递归检测的策略。

为什么现在的逻辑能发现 3NF?

在形式语言理论中,将任意文法转换为 Chomsky 范式(CNF,与 3NF 在结构上有异曲同工之妙,即 )的过程,正是通过不断将长序列拆解为二元组合实现的。

我们可以编写一个增量归纳器,遵循你提出的逻辑:

  1. 扫描窗口扩张:先穷举 2-gram,建立初步词典;然后尝试 3-gram,看它是否能由已知的 2-gram 组合而成。

  2. 防止无穷递归:如果发现 (identifier l_paren identifier r_paren) 这种序列,将其标记为 SYM_100。当下一次扫描到相同结构时,直接用 SYM_100 代替,从而切断递归带来的膨胀。

  3. 最终产出:通过不断压缩,你最终会得到一张表,每一行都是一个规则。

建议的递归语法发现代码

这个脚本将读取你生成的抽象 Token,并尝试将其归纳为 A := B C 的形式:

Python
import sys
from collections import Counter

def discover_grammar(tokens, max_n=5):
    # rules: { "NEW_SYM": ("PART1", "PART2") }
    rules = {}
    stream = tokens
    next_id = 1000

    for n in range(2, max_n + 1):
        # 1. 扫描所有的 n-gram
        grams = [tuple(stream[i:i+n]) for i in range(len(stream)-n+1)]
        counts = Counter(grams)
        
        # 2. 选取最高频的模式进行归纳
        if not counts: continue
        best_gram, freq = counts.most_common(1)[0]
        
        if freq > 1: # 只要出现超过1次,就认为有归纳价值
            new_sym = f"SYM_{next_id}"
            next_id += 1
            # 将二元组合逻辑化
            rules[new_sym] = best_gram
            # 替换流中的该模式(递归压缩)
            new_stream = []
            i = 0
            while i < len(stream):
                if tuple(stream[i:i+n]) == best_gram:
                    new_stream.append(new_sym)
                    i += n
                else:
                    new_stream.append(stream[i])
                    i += 1
            stream = new_stream
            print(f"归纳规则: {new_sym} := {' '.join(best_gram)}")
    
    return rules

if __name__ == "__main__":
    # 读取你生成的 token 流
    tokens = sys.stdin.read().split()
    rules = discover_grammar(tokens)

如何鉴定它是否正确?

当你运行这个归纳器后,观察输出的 归纳规则

  • 识别出结构:如果它输出 SYM_1001 := identifier l_paren,你就成功发现了一个「函数调用」或「声明」的语法片段。

  • 识别出递归:如果后续出现 SYM_1005 := kw_if l_paren SYM_1001,这表明它已经理解了 if 结构内嵌套了某种函数逻辑。

  • 饱和状态:如果你继续增加 max_n 却发现没有新规则产出,或者产生的所有规则都是对旧规则的无限循环,那么你就达到了语法的饱和点。

下一步行动

如果你把这个脚本跑在你的抽象 Token 流上,你可能会看到类似于下面的结果:

  1. SYM_1000 := l_brace r_brace (空语句块)

  2. SYM_1001 := identifier l_paren r_paren (无参函数调用)

  3. SYM_1002 := kw_if l_paren identifier r_paren (条件判断)

这些 SYM 的层层嵌套,正是 C++ 编译器的**抽象语法树(AST)**在非监督学习下的复刻。

你是否想让我针对这个脚本输出的结果,为你写一个能够自动展示“产生式推导树”的查看器,以便你直接校验语法发现的准确性?


Gemini is AI and can make mistakes.