Conversation with Gemini
我现在有正确的编译指令,我想输出纯粹的c/c++的token作为语法研究要怎么做?
/usr/bin/c++ -DGGML_BUILD -DGGML_COMMIT=\\\"77d6ae4ac\\\" -DGGML_SCHED_MAX_COPIES=4 -DGGML_SHARED -DGGML_VERSION=\\\"0.9.7\\\" -D_GNU_SOURCE -D_XOPEN_SOURCE=600 -Dggml_base_EXPORTS -I/home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/. -I/home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/../include -O3 -DNDEBUG -fPIC -Wmissing-declarations -Wmissing-noreturn -Wall -Wextra -Wpedantic -Wcast-qual -Wno-unused-function -Wno-array-bounds -Wextra-semi -std=gnu++17 -o CMakeFiles/ggml-base.dir/ggml.cpp.o -c /home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/ggml.cpp
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:
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:
将 -c 换成 -E(预处理),并去掉 -o 指向的对象文件。
/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
pycparser或clang-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
stderr或stdout,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?
这个输出的噪音太多了:
In file included from <built-in>:420:
<command line>:2:22: warning: missing terminating '"' character [-Winvalid-pp-to
ken]
#define GGML_COMMIT \"24d2ee052\"
^
<command line>:5:23: warning: missing terminating '"' character [-Winvalid-pp-to
ken]
#define GGML_VERSION \"0.9.7\"
^
typedef 'typedef' [StartOfLine] Loc=</usr/lib/llvm-14/lib/clang/14.0.0/i
nclude/stddef.h:35:1>
long 'long' [LeadingSpace] Loc=</usr/lib/llvm-14/lib/clang/14.0.0/include/s
tddef.h:35:9 <Spelling=<built-in>:143:26>>
int 'int' [LeadingSpace] Loc=</usr/lib/llvm-14/lib/clang/14.0.0/include/s
tddef.h:35:9 <Spelling=<built-in>:143:31>>
identifier 'ptrdiff_t' [LeadingSpace] Loc=</usr/lib/llvm-14/lib/clang/14.0.0/i
nclude/stddef.h:35:26>
semi ';' Loc=</usr/lib/llvm-14/lib/clang/14.0.0/include/stddef.h:35:35>
typedef 'typedef' [StartOfLine] Loc=</usr/lib/llvm-14/lib/clang/14.0.0/include/stddef.h:46:1>
long 'long' [LeadingSpace] Loc=</usr/lib/llvm-14/lib/clang/14.0.0/include/stddef.h:46:9 <Spelling=<built-in>:149:23>>
我的命令是:
$ /usr/bin/clang++ -Xclang -dump-tokens -fsyntax-only -DGGML_BUILD -DGGML_COMMIT=\\\"24d2ee052\\\" -DGGML_SCHED_MAX_COPIES=4 -DGGML_SHARED -DGGML_VERSION=\\\"0.9.7\\\" -D_GNU_SOURCE -D_XOPEN_SOURCE=600 -Dggml_base_EXPORTS -I/home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/. -I/home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/../include -O3 -DNDEBUG -std=gnu++17 -fPIC -Wmissing-declarations -Wmissing-noreturn -Wall -Wextra -Wpedantic -Wcast-qual -Wno-unused-function -Wunreachable-code-break -Wunreachable-code-return -Wmissing-prototypes -Wextra-semi -o ggml.txt -c /home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/ggml.cpp 2>&1 | less
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和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。
/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:
/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
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。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。转义注意:
\"24d2ee052\"在less或日志里看起来正常,但如果编译器解析成"和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?
$ /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 $2}'
我想保留原始token的样子,而且不要加引号,不要每次换行符
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:
/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:
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。
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」。
关于
awk的列选择:在
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:
| 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?
我已经有了cmake产生的compile_commands.json文件:比如:
[
{
"directory": "/home/nick/workspace/llama.cpp/clang_build/ggml/src",
"command": "/usr/bin/clang -DGGML_BUILD -DGGML_COMMIT=\\\"24d2ee052\\\" -DGGML
_SCHED_MAX_COPIES=4 -DGGML_SHARED -DGGML_VERSION=\\\"0.9.7\\\" -D_GNU_SOURCE -D_
XOPEN_SOURCE=600 -Dggml_base_EXPORTS -I/home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/.
-I/home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/../include -O3 -DNDEBUG -std=gnu11 -f
PIC -Wshadow -Wstrict-prototypes -Wpointer-arith -Wmissing-prototypes -Werror=im
plicit-int -Werror=implicit-function-declaration -Wall -Wextra -Wpedantic -Wcast
-qual -Wno-unused-function -Wunreachable-code-break -Wunreachable-code-return -W
double-promotion -o CMakeFiles/ggml-base.dir/ggml.c.o -c /home/nick/workspace/ll
ama.cpp/ggml/src/ggml.c",
"file": "/home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/ggml.c",
"output": "ggml/src/CMakeFiles/ggml-base.dir/ggml.c.o"
},
{
"directory": "/home/nick/workspace/llama.cpp/clang_build/ggml/src",
"command": "/usr/bin/clang++ -DGGML_BUILD -DGGML_COMMIT=\\\"24d2ee052\\\" -DGGML_SCHED_MAX_COPIES=4 -DGGML_SHARED -DGGML_VERSION=\\\"0.9.7\\\" -D_GNU_SOURCE -D_XOPEN_SOURCE=600 -Dggml_base_EXPORTS -I/home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/. -I/home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/../include -O3 -DNDEBUG -std=gnu++17 -fPIC -Wmissing-declarations -Wmissing-noreturn -Wall -Wextra -Wpedantic -Wcast-qual -Wno-unused-function -Wunreachable-code-break -Wunreachable-code-return -:
我想把其中所有的c++部分的代码都使用你的办法分别输出token来做语法研究,要怎么写个脚本来做呢?
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。
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
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。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。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。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
将上述代码保存为
extract_tokens.py。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)。执行:
python3 extract_tokens.py。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?
这个是我让豆包帮我写的脚本,我想做的是让它“发现”c++的3nf语法,就是说,按照智能的定义:“在一定时间窗口内寻找有序序列进行统计并归纳再复用”的思想,以2-gram,3-gram,4-gram,...这样的窗口逐步把发现的语法现象做成表,并且去重,防止递归重复,就是说最后我们的表里的语法现象就是3NF的具体实例,等于是我们总结出了语法,但是我怀疑它的做法不太对,因为我们要不断输入新的token文件让它把这个发现继续下去,就是说要把之前发现的表从上一次存的文件里取出来继续完善更新,最后打印给我看看是否正确,我可以不断添加新的token文件,
在逐步使用2gram,3gram,4gram...过程中不断发现是否有新的序列,直到ngram不再有新的发现就停下。你看看你理解不理解?有不明白的问我:
import json
import os
# ======================
# 配置(你自己改路径)
# ======================
TOKEN_DICT_FILE = "token_dict.json" # 增量 token 词典
NGRAM_TABLE_FILE = "ngram_table.json" # 各阶 gram 表
MAX_N = 10 # 最大挖到 10gram,一般早就饱和了
# ======================
# 1. 加载 / 初始化 持久化表
# ======================
def load_json(path):
if os.path.exists(path):
with open(path, "r", encoding="utf-8") as f:
return json.load(f)
return {}
def save_json(obj, path):
with open(path, "w", encoding="utf-8") as f:
json.dump(obj, f, ensure_ascii=False, indent=2)
# ======================
# 2. 增量 token 词典:新token自动加入
# ======================
def get_or_add_token(token, token_dict, token_set):
if token not in token_set:
token_dict[token] = {"id": len(token_dict), "count": 1}
token_set.add(token)
else:
token_dict[token]["count"] += 1
return token_dict[token]["id"]
# ======================
# 3. 增量 ngram 扫描:新gram自动加入
# ======================
def process_token_stream(token_stream, token_dict, ngram_table):
token_set = set(token_dict.keys())
# 先把流转成 id(同时增量加token)
id_stream = []
for t in token_stream:
get_or_add_token(t, token_dict, token_set)
id_stream.append(token_dict[t]["id"])
L = len(id_stream)
# 逐 2~MAX_N 阶挖 gram
for n in range(2, MAX_N+1):
if str(n) not in ngram_table:
ngram_table[str(n)] = {} # key: "A→B→C..." => count
for i in range(L - n + 1):
gram_tuple = token_stream[i:i+n]
gram_key = " → ".join(gram_tuple)
if gram_key not in ngram_table[str(n)]:
ngram_table[str(n)][gram_key] = 1
else:
ngram_table[str(n)][gram_key] += 1
# ======================
# 4. 从一个文本文件读取整行 token(每行一串)
# ======================
def read_tokens_from_file(filename):
tokens = []
with open(filename, "r", encoding="utf-8") as f:
for line in f:
line = line.strip()
if not line: continue
tokens += line.split()
return tokens
# ======================
# 5. 判断饱和阶数:不再出新组合就停
# ======================
def get_saturation_level(ngram_table):
prev = None
sat_n = MAX_N
for n in range(2, MAX_N+1):
key = str(n)
if key not in ngram_table:
break
cur = set(ngram_table[key].keys())
if prev is not None and cur == prev:
sat_n = n-1
break
prev = cur
return sat_n
# ======================
# 主入口:支持多个文件
# ======================
if __name__ == "__main__":
# 加载已有表
token_dict = load_json(TOKEN_DICT_FILE)
ngram_table = load_json(NGRAM_TABLE_FILE)
# ======================
# 你要处理的 C++ token 文件(可多个)
# ======================
input_files = [
"tokens1.txt",
# "tokens2.txt",
# "tokens3.txt"
]
for fname in input_files:
if not os.path.exists(fname):
print(f"文件不存在: {fname}")
continue
print(f"\n==== 处理文件: {fname} ====")
tokens = read_tokens_from_file(fname)
process_token_stream(tokens, token_dict, ngram_table)
# 保存更新后的表
save_json(token_dict, TOKEN_DICT_FILE)
save_json(ngram_table, NGRAM_TABLE_FILE)
# 输出结果
print("\n==== 增量 token 词典(带计数)====")
for tok, info in sorted(token_dict.items(), key=lambda x: x[1]["id"]):
print(f"{info['id']:2d} : {tok:10} (count={info['count']})")
print("\n==== 各阶 gram 表(去重+计数)====")
for n in range(2, MAX_N+1):
key = str(n)
if key not in ngram_table:
break
grams = ngram_table[key]
if not grams:
break
print(f"\n--- {n}gram 总条目: {len(grams)} ---")
for gk, cnt in sorted(grams.items()):
print(f" {gk:40} count={cnt}")
sat_n = get_saturation_level(ngram_table)
print(f"\n==== 饱和停止在最高阶: {sat_n} gram ====")
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」:
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。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。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:
建立「产生式表」:不仅存
id,还要存TokenA + TokenB -> NewSymbol。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。
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)
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?
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。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。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。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。
这个发现不直观,应该把实际的token打印给我看才能鉴定正确与否:
nick@nick-sager:~/workspace/llama.cpp/clang_build$ cat grammar_db.json
{
"grammar": {
"SYM_1000": [
")",
";"
],
"SYM_1001": [
"(",
"SYM_1000"
],
"SYM_1002": [
"std",
"::"
],
"SYM_1003": [
")",
"{"
],
"SYM_1004": [
"if",
"("
],
"SYM_1005": [
"SYM_1001",
"}"
],
"SYM_1006": [
";",
"}"
]
},
"next_id": 1007
}nick@nick-sager:~/workspace/llama.cpp/clang_build$
还有就是这个代码能否采用我输入token文件名来做呢?而不是写死输入
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:
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。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。
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:
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是) ;SYM_1001是( SYM_1000即( ) ;
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:
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。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?
你的算法应该是先从最小的窗口2gram来发现,然后扩展到3gram,4gram,5gram...每次都要注意如果出现了递归现象,也就是发现之前的现象重复出现在子序列就应该把它合并才对,我感觉你只发现了2gram,是不是?你应该一直扩大窗口直到你再也无法发现新的语法现象才停止啊?你不妨对照一下实际的输入文件想想你的错误:
nick@nick-sager:~/workspace/llama.cpp/clang_build$ python grammar_analyzer.py tokens_output/ggml.cpp.tokens
>>> 正在处理: tokens_output/ggml.cpp.tokens
==================================================
当前已归纳的语法表 (3NF 实例):
==================================================
SYM_1000 -> ) + ; | 实际含义: ) ;
SYM_1001 -> ( + SYM_1000 | 实际含义: ( ) ;
SYM_1002 -> std + :: | 实际含义: std ::
SYM_1003 -> ) + { | 实际含义: ) {
SYM_1004 -> if + ( | 实际含义: if (
SYM_1005 -> SYM_1001 + } | 实际含义: ( ) ; }
SYM_1006 -> ; + } | 实际含义: ; }
nick@nick-sager:~/workspace/llama.cpp/clang_build$ cat tokens_output/ggml.cpp.tokens
static std :: terminate_handler previous_terminate_handler ; [ [ noreturn ] ] static void ggml_uncaught_exception ( ) { ggml_print_backtrace ( ) ; if ( previous_terminate_handler ) { previous_terminate_handler ( ) ; } abort ( ) ; } static bool ggml_uncaught_exception_init = [ ] { const char * GGML_NO_BACKTRACE = getenv ( "GGML_NO_BACKTRACE" ) ; if ( GGML_NO_BACKTRACE ) { return false ; } const auto prev { std :: get_terminate ( ) } ; if ( ! ( prev != ggml_uncaught_exception ) ) ggml_abort ( "/home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/ggml.cpp" , 22 , "GGML_ASSERT(%s) failed" , "prev != ggml_uncaught_exception" ) ; previous_terminate_handler = prev ; std :: set_terminate ( ggml_uncaught_exception ) ; return true ; } ( ) ; nick@nick-sager:~/workspace/llama.cpp/clang_build$
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:
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。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」:
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?
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。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。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。
你的结果肯定是不对的:首先目前所有的2gram都应该是合法的,因为我给你的都是合法的,那么所有的3gram,4gram,5gram。。。都是合法的,但是你应该要防止这个出现无穷大,所以,你会把他们合并,这才是智能,就是说你发现语法有递归的现象,你不用产生比如10000gram,而是发现它在比如10gram就递归出现了之前的现象才对。
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 A 和 C 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) 和 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**。
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」?
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。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。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:
清空旧的
grammar_db.json,重新跑你的ggml.cpp.tokens。你会看到它从最细碎的
std + ::开始,逐渐演变成SYM_1001 + terminate_handler。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?
你难道不应该承认所有的2gram都是合法的语法吗?
nick@nick-sager:~/workspace/llama.cpp/clang_build$ python grammar3.py tokens_output/ggml.cpp.tokens
归纳规则: SYM_1000 := ) + ; | 实际语义: ) ;
归纳规则: SYM_1001 := ( + SYM_1000 | 实际语义: ( ) ;
归纳规则: SYM_1002 := std + :: | 实际语义: std ::
归纳规则: SYM_1003 := ) + { | 实际语义: ) {
归纳规则: SYM_1004 := if + ( | 实际语义: if (
归纳规则: SYM_1005 := SYM_1001 + } | 实际语义: ( ) ; }
归纳规则: SYM_1006 := ; + } | 实际语义: ; }
nick@nick-sager:~/workspace/llama.cpp/clang_build$
从发现的角度看,你扫描过程中所有的2gram肯定都是合法的,你肯定要穷举所有的2gram,然后3gram估计也大部分是都被记录下来,少部分发现和2gram重复(假如递归开始。。。),然后你开始扫描4gram,你要看看有没有递归的,然后5gram。。。直到你发现ngram没有新的语法现象出现。
你看看这个算法能不能实现?
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 N 增长到某个程度,所有的 N-gram 都能由已经发现的 (N−1)-gram 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 N-gram -> 记录新现象 -> 尝试用旧现象解释新现象 -> 发现递归 -> 增加 N 继续。
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?
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 2,3,4…N-gram 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。递归检测(关键): 在扫描 N-gram 时,它会回看之前记录的 (N−1),(N−2)…2-gram。
例子:如果你发现
previous_terminate_handler ( ) ;是一个 4-gram。当它扫描到 7-gram 发现
if ( previous_terminate_handler ( ) ; )时,算法会立即标记:这是一个递归/嵌套现象。
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 N 增加到某个阈值,你会发现新的 N-gram 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?
我感觉这个思路很不成熟,比如我们是否需要借助之前的tokenizer做初步的抽象,比如:
nick@nick-sager:~/workspace/llama.cpp/clang_build$ cat tokens_output/ggml.cpp.tokens
static std :: terminate_handler previous_terminate_handler ; [ [ noreturn ] ] static void ggml_uncaught_exception ( ) { ggml_print_backtrace ( ) ; if ( previous_terminate_handler ) { previous_terminate_handler ( ) ; } abort ( ) ; } static bool ggml_uncaught_exception_init = [ ] { const char * GGML_NO_BACKTRACE = getenv ( "GGML_NO_BACKTRACE" ) ; if ( GGML_NO_BACKTRACE ) { return false ; } const auto prev { std :: get_terminate ( ) } ; if ( ! ( prev != ggml_uncaught_exception ) ) ggml_abort ( "/home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/ggml.cpp" , 22 , "GGML_ASSERT(%s) failed" , "prev != ggml_uncaught_exception" ) ; previous_terminate_handler = prev ; std :: set_terminate ( ggml_uncaught_exception ) ; return true ; } ( ) ; nick@nick-sager:~/workspace/llama.cpp/clang_build$
这里面的文件名"/home/nick/workspace/llama.cpp/ggml/src/ggml.cpp",我们能处理吗?我感觉这个工作应该是在之前的处理应该要把它使用clang的token里换成抽象的token类型名字,但是即便如此,我们真的能够发现c++的3NF语法吗?我们怎么才能逆向发现呢?
Gemini said
你的直觉非常敏锐,这正是**词法分析(Lexing)与语法分析(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”到“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" 和 "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 N-gram 堆砌,而要模拟 CYK 算法 或 压缩感知 的逆过程。
核心算法逻辑:
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)。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。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>或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:
# 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:
抽象化处理:先把你的
.tokens文件全部转换成抽象形式(if,(,<id>,),{, ...)。寻找最优二元组:不要穷举 N-gram,而是每次只找全库频率最高的一对,将其合并。
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。
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
- Query successful
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 identifier、numeric_constant、string_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)
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?
极大降低熵值:如果不做抽象,你的
tokens里会有ggml_uncaught_exception、ggml_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。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。
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?
我觉得一开始你就找到了它的原始输出,我不应该让你输出真实的literal,而改成它的类的名字:
/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 '{
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
}'
就是不要引号的,而是之前的那个:
。。。
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)。
/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$/) token_type = "literal";
printf "%s ", token_type;
}'
为什么这个输出更符合你的“抽象语法研究”?
词法范式化: 输出将变成这样:
identifier l_paren identifier r_paren l_brace kw_if l_paren identifier r_brace ...。 这种流完全抹除了具体的业务逻辑,保留了纯粹的结构骨架。降低分析难度: 原来的文本里有几千个唯一的变量名,这会导致
N-gram统计结果极度稀疏(每个组合可能只出现一次)。现在所有的变量名都统一为identifier,所有的字面量(数字、字符串)都统一为literal。这样你的算法能迅速发现if ( identifier )这种高频结构。发现 3NF 的捷径: 当你的 Token 流变成
identifier l_paren identifier r_paren时,你的递归发现算法会非常容易地识别出:EXPR := identifier l_paren identifier r_paren这就是你在寻找的「语法规则」。
辅助鉴定
为了鉴定这种做法是否正确,你可以运行一下看看输出:
如果输出看起来像
identifier l_paren identifier r_paren,这就是我们要的「抽象语法流」。如果发现某个类型的占比太高(比如
identifier满屏都是),我们可以在awk阶段加入更复杂的过滤逻辑,甚至引入 Clang 的isKeyword()判断(如果identifier其实是if,那就把它显示为kw_if,Clang 的dump-tokens已经帮你做到了,它会直接显示kw_if而不是identifier)。
你现在的输出流里,是不是已经能看到 kw_if, l_paren, identifier 这样结构化的序列了?这应该就是你心目中进行 3NF 归纳的理想输入。
nick@nick-sager:~/workspace/llama.cpp/clang_build$ /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$/) token_type = "literal";
printf "%s ", token_type;
}'
static identifier coloncolon identifier identifier semi l_square l_square identifier r_square r_square static void identifier l_paren r_paren l_brace identifier l_paren r_paren semi if l_paren identifier r_paren l_brace identifier l_paren r_paren semi r_brace identifier l_paren r_paren semi r_brace static bool identifier equal l_square r_square l_brace const char star identifier equal identifier l_paren literal r_paren semi if l_paren identifier r_paren l_brace return false semi r_brace const auto identifier l_brace identifier coloncolon identifier l_paren r_paren r_brace semi if l_paren exclaim l_paren identifier exclaimequal identifier r_paren r_paren identifier l_paren literal comma literal comma literal comma literal r_paren semi identifier equal identifier semi identifier coloncolon identifier l_paren identifier r_paren semi return true semi r_brace l_paren r_paren semi eof nick@nick-sager:~/workspace/llama.cpp/clang_build$
对,这样子,我们的研究就容易多了,那么假如我们有了这个,我们能否发现3nf呢?
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 A→BC 或 A→a)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:
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。
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。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:
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:
SYM_1000 := l_brace r_brace(空语句块)SYM_1001 := identifier l_paren r_paren(无参函数调用)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.