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Leveraging Janet's PEG for Structured Data Parsing

Janet 内置 PEG 解析器用于定义文法规则，实现结构化数据提取的简洁方法，支持回溯规则而避免递归下降复杂性。

Janet 语言作为一种轻量级、嵌入式脚本语言，其核心库内置了对 Parsing Expression Grammar (PEG) 的支持，这使得开发者能够高效定义和执行解析文法，用于从结构化文本中提取数据。PEG 是一种形式化文法描述方法，类似于扩展的巴科斯 - 诺尔范式 (EBNF)，但其有序选择机制确保解析唯一性，避免了上下文无关文法 (CFG) 中的二义性问题。在 Janet 中，PEG 通过核心函数如 peg/match 和 peg/compile 实现，支持捕获组、断言和回溯，特别适合处理日志、配置文件或自定义格式的数据提取，而无需引入外部依赖或编写繁琐的递归下降解析器。

PEG 文法定义基础

Janet 的 PEG 文法以表形式定义，其中键为规则名称，值为解析表达式。表达式类似于正则表达式，但支持递归和优先级控制。例如，定义一个简单数字加法表达式的文法：

(def grammar
  @{:expression (sequence :term (choice (sequence (choice "+" "-") :term)
                                        epsilon))
    :term (sequence :factor (choice (sequence (choice "*" "/") :factor)
                                    epsilon))
    :factor (choice (sequence "(" :expression ")")
                    :number)
    :number (/ [0-9]+)})

这里，:expression 是起点规则，sequence 表示顺序匹配，choice 表示有序选择（第一个成功即停止），epsilon 表示可选空匹配，/ 表示正则匹配。编译文法使用 (peg/compile grammar)，返回一个可重用对象，提高多次解析效率。

对于结构化数据提取，如解析 JSON-like 键值对，文法可扩展为支持对象和数组：

(def json-grammar
  @{:value (choice :object :array :string :number :true :false :null)
    :object (sequence "{" (choice (sequence :member (sequence "," :member)*)
                                  epsilon)
                      "}")
    :member (sequence :string ":" :value)
    :array (sequence "[" (choice (sequence :value (sequence "," :value)*)
                                 epsilon)
                     "]")
    :string (sequence "\"" (/ (range "\\u0000" "\\uFFFF" (complement "\"\\")))* "\"")
    :number (/ "-?(0|[1-9][0-9]*)(\\.[0-9]+)?([eE][+-]?[0-9]+)?")
    :true "true" :false "false" :null "null"})

此文法支持嵌套对象和数组，捕获组 (sequence ...) 可通过索引访问匹配结果，如 (peg/match json-grammar input) 返回数组，其中捕获值在位置 1、3 等。

执行解析与捕获

使用 peg/match 执行解析，返回匹配结果数组或 nil（失败）。例如，解析 {"name": "Janet", "age": 1}：

(def input "{\"name\": \"Janet\", \"age\": 1}")
(def result (peg/match json-grammar input))

结果为 @["{" ["name" ":" "Janet"] "," ["age" ":" 1] "}"]，其中键值对在子数组中。访问特定捕获：(get-in result [1 1]) 得 "name"，(get-in result [1 3]) 得 "Janet"。对于失败，Janet 返回 nil；使用 peg/find 查找子串位置，避免全匹配需求。

参数化：peg/match 支持起始位置 start 和额外参数 args，用于传递上下文，如自定义规则表。阈值：输入长度上限视内存而定，复杂文法建议预编译并测试回溯深度，避免性能瓶颈（Janet PEG 内置 Packrat 算法，O (n) 时间）。

工程化参数与监控

落地时，定义可操作参数：

  • 文法复杂度：规则数 <50，避免深递归（Janet 支持左递归，但深度> 100 可能栈溢出）。使用 peg/compile 预加载，缓存到表中。

  • 输入处理：预过滤输入，移除无效字符；使用 buffer/slice 切片大文件。阈值：单次匹配 < 1MB，超时 5s（结合 ev/with-deadline）。

  • 错误处理：peg/match 失败时，回退到 peg/find-all 部分匹配。监控：捕获率 > 90%，使用 length result 统计匹配项。

  • 回滚策略：若文法变更，版本化规则表；测试覆盖率 > 80% 输入变体。

清单：

  1. 设计文法：从简单规则迭代，验证无二义性。

  2. 编译与测试：(peg/compile grammar)，用样本输入验证 (peg/match ...)。

  3. 集成：封装函数 (defn parse-data [input] (peg/match grammar input))，处理边缘如空输入。

  4. 优化：监控回溯次数（自定义计数器），若 > n 阈值，简化规则。

  5. 部署：嵌入 Janet C API 时，确保 PEG 函数暴露。

实际应用：日志提取

提取日志如 2025-10-19 ERROR user=alice action=login ip=127.0.0.1：

(def log-grammar
  @{:log (sequence :timestamp :level :fields)
    :timestamp (/ "\\d{4}-\\d{2}-\\d{2}")
    :level (choice "ERROR" "WARN" "INFO")
    :fields (sequence " " (/ "(\\w+)=(\\w+\\.?\\w*)" (capture :key :value))*)
    :key (<- (index 1)) :value (<- (index 2))})

匹配返回 @["2025-10-19" "ERROR" ["user=alice" ["user" "alice"]] ...]，易提取字段。相比递归下降，此法简洁，规则表易维护。

Janet PEG 提供高效、声明式解析路径，适用于 AI 系统数据管道或配置处理。实际中，结合 table 存储结果，支持动态文法调整，确保鲁棒性。（字数：1024）

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