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C# のクラスと属性で文法を書くと、Source Generator がコンパイル時に Lexer と LALR(1) Parser を生成するパーサジェネレータ。生成された Parser は意味解析（スコープ付きシンボル表・2パス目ウォーク・型チェック・Accept/Reject による意味的曖昧性解決）を乗せられる AST を返す。
- C# コードで文法定義: クラスの継承ツリーで構文、
[Rule]static メソッドの引数で右辺・字句ルール。特別な構文や DSL ファイルは不要。 - Source Generator (
IIncrementalGenerator): コンパイル時に Lexer / Parser / partial プロパティ の C# コードを生成。実行時コード生成なし。 - 正規表現ベースのレクサ: 文字クラス圧縮、最長一致 + 優先度駆動、
{m,n}量指定子、Unicode 補助面に対応。トークンの行・列も計算。 - LALR(1) 構文解析: 優先度/結合性 (
[Precedence]) で shift-reduce 衝突を解決（*>+、代入の右結合等）。 - 意味的曖昧性の解決 (Accept/Reject): reduce 時の
OnReduceでReject()すると、優先度順の別候補（別規則/shift）へフォールバック。cast vs 括弧式のような意味依存の曖昧性を構文解析で解決できる。 - AST 構築 + 子の自動保持: reduce 時に Generator 生成の partial コンストラクタが子・終端をプロパティへ自動セットし、
OnReduceを呼ぶ。子の手動代入は不要。 - 2パス目の意味解析:
Parse後に各ノードのOnSecondPassEnter/OnSecondPassExit（トップダウン）を自動呼出。スコープの Push/Pop 等の正確な意味解析が書ける。 - 意味解析ヘルパー: スコープ付きシンボル表 (
ScopedSymbolTable)、シンボル解決 (ResolveOrError)、型チェック (TypeSymbol/TypeContext)、束縛解析 (AstNode.SetAnnotation)、診断 (ParseResult.Diagnostics)。 - エラー回復: panic mode で構文エラー後も解析を継続し、
ParseResultで AST + エラーリストを返す。
using AstFirst;
[Grammar] // 開始記号
[Skip(@"\s+")] // 空白をスキップ
public abstract partial class Expr : AstNode { }
public sealed partial class NumExpr : Expr // 規則: Expr -> [0-9]+
{
public int Value { get; private set; }
[Rule]
public static void NumToken([Token(@"[0-9]+")] Token num) { } // 右辺 = 引数
partial void OnReduce() // reduce 時・ボトムアップ
{
Value = int.Parse(Num.Text);
Span = Num.Span; // AST ノードにソース範囲を設定
}
}
[Precedence(1)] // 優先度1・左結合(既定)
public sealed partial class AddExpr : Expr // 規則: Expr -> Expr + Expr
{
[Rule]
public static void Add(Expr left, [Token(@"\+")] Token op, Expr right) { }
partial void OnReduce() => Span = SourceSpan.Merge(Left.Span, Right.Span);
}
[Precedence(2)] // 優先度2(高い)・左結合
public sealed partial class MulExpr : Expr // 規則: Expr -> Expr * Expr
{
[Rule]
public static void Mul(Expr left, [Token(@"\*")] Token op, Expr right) { }
partial void OnReduce() => Span = SourceSpan.Merge(Left.Span, Right.Span);
}[Rule]static メソッド（1クラス1つ・void・空本体）の引数が右辺。Token+[Token]/[Pattern]は終端、AstNode派生は子、SemanticContext派生は ctx（パーサが注入）。partial宣言必須。Generator が子・終端のプロパティ（引数名の PascalCase、例:Num/Left/Right）と partial コンストラクタを生成し、OnReduceを呼ぶ。
コンパイル時に ExprLexer / ExprParser と各ノードの partial プロパティ・コンストラクタが自動生成される。
var result = ExprParser.Parse("1+2*3");
// result.Ast → AddExpr(NumExpr(1), +, MulExpr(NumExpr(2), *, NumExpr(3)))
// (* が + より優先度が高いので先に結合)
// result.Errors → [] (構文エラーなし)
// result.HasErrors → false
var result2 = ExprParser.Parse("1+");
// result2.HasErrors → true (panic mode で回復)AstFirst は構文解析（AST 構築）に加え、意味解析のための標準ヘルパーと 2パスの枠組みを提供する。詳細は docs/ja/semantic-analysis.md。
- 1パス目
OnReduce(ボトムアップ): reduce 時に呼ばれる。Accept()/Reject()でこの構文を受け入れるか判定（既定 Accept）。Rejectすると別候補へフォールバック。 - 2パス目
OnSecondPassEnter/Exit(トップダウン):IOnSecondPassEnter/IOnSecondPassExitインターフェースを実装したノードで、Parse後に AST ルートから順に自動呼出（Enter → 子再帰 → Exit）。スコープ Push/Pop 等の正確な意味解析が書ける。未実装文法では走査を省略しオーバーヘッドなし。 - スコープ付きシンボル表 (
ScopedSymbolTable) — レキシカルスコープの管理 - シンボル解決 (
ResolveOrError) — 未宣言参照の検出 - 型チェック (
TypeSymbol/TypeContext) — 型の表現と検査 - 束縛解析 (
AstNode.SetAnnotation) — ノードにシンボル/型を紐付け - 診断 (
ParseResult.Diagnostics) — 意味解析の診断を取り出す
reduce 時の OnReduce で Reject() を呼ぶと、その解釈を破棄して優先度順の別候補（別規則/shift）へフォールバックする。これにより、cast (Type)e vs 括弧式 (e) のような意味依存の曖昧性を構文解析で解決できる。
public sealed partial class CastExpr : Expr
{
[Rule] public static void Cast(Type t, [Token(@"\)")] Token rp, Expr e, SemanticContext ctx) { }
partial void OnReduce(SemanticContext ctx)
{
// Type が既知の型でなければ Reject → 括弧式の規則へフォールバック
if (!IsKnownType(T.Name)) Reject();
}
}IOnSecondPassEnter / IOnSecondPassExit インターフェースを実装したノードで、Parse 後にトップダウン（子の前/後）で自動呼出される。ブロックスコープの Push/Pop に適する。1つも実装しない文法では AST 走査ごと省略され、Parse のオーバーヘッドが発生しない。
// MiniC: BlockStmt でスコープを開閉
public sealed partial class BlockStmt : Stmt, IOnSecondPassEnter, IOnSecondPassExit
{
[Rule] public static void Block([Token(@"\{")] Token lb, Program body, [Token(@"\}")] Token rb, MiniCContext ctx) { }
public void OnSecondPassEnter(SemanticContext ctx) => ((MiniCContext)ctx).Symbols.PushScope();
public void OnSecondPassExit(SemanticContext ctx) => ((MiniCContext)ctx).Symbols.PopScope();
}ScopedSymbolTable はレキシカルスコープのスタック。宣言位置 (SourceSpan) を記録し、内側スコープ優先で名前を解決する。
PushScope(key, kind)/PopScope(key)— スコープの開閉（キー付き）。引数なし版も後方互換で残存。Lookup(name)— 現在のスコープから外側へ（未宣言はnull）TryDeclare(name, span, value, out existing)— 宣言。同一スコープ重複は拒否、外側同名（シャドウイング）は許可ResolveOrError(name, span, bag)— 解決し、未宣言ならbagに Error を追加してnull
TypeSymbol（型の表現、継承・IsAssignableFrom）と TypeContext（ノード → 型）。言語非依存の枠組みで、具象型はユーザーが定義する。
var Int = new TypeSymbol("int");
var Bool = new TypeSymbol("bool");
// OnSecondPassExit で式の型を伝播
ctx.Types.SetType(node, Int);
// 条件の型チェック
if (ctx.Types.TypeOf(cond) is { } t && !Bool.IsAssignableFrom(t))
ctx.Diagnostics.Error("if の条件は bool が必要です", cond.Span);AstNode.SetAnnotation/GetAnnotation<T> で、解決したシンボルや型をノードに紐付ける。
node.SetAnnotation("symbol", resolvedSymbol);
var sym = node.GetAnnotation<SymbolEntry>("symbol");意味解析の診断（OnReduce/OnSecondPass で ctx.Diagnostics に追加したもの）は ParseResult.Diagnostics から取り出せる。
var result = ProgramParser.Parse(code, new MiniCContext());
// result.Errors → 構文エラー (ParseError)
// result.Diagnostics → 意味解析の診断 (Diagnostic)
// result.HasErrors → 構文エラーまたは意味解析の Error が1つでもあれば truepublic sealed class MiniCContext : BasicSemanticContext
{
public TypeContext Types { get; } = new();
}
var result = ProgramParser.Parse(code, new MiniCContext());Parse(string) は Parse(string, SemanticContext?) に転送し、省略時は BasicSemanticContext を使う。BasicSemanticContext から派生して独自の状態（型コンテキスト等）を追加できる。
SourceSpan は行・列（1 ベース）を正確に持つ。Lexer がトークン化と同時に行・列を計算し、Token.Span → AST ノードの Span に伝播する。診断メッセージにも正確な位置が出る。
samples/MiniC/SemanticAnalyzer.cs（静的ヘルパ）と各ノードの OnSecondPass で、スコープ管理・シンボル解決・型チェック（int/bool）を行う。dotnet run --project samples/MiniC で実演。
--- 未宣言参照 ---
意味解析の診断:
Error: 'x' は宣言されていません @ (1,7)-(1,8)
--- 型エラー: if の条件が int ---
意味解析の診断:
Error: if の条件は bool が必要です (実際: int) @ (1,5)-(1,6)
--- シャドウイング (許容) ---
意味解析: 診断なし (OK)
詳細は docs/ja/grammar-reference.md。
| 属性 | 対象 | 役割 |
|---|---|---|
[Grammar] |
クラス | 文法の開始記号（ルート非終端）。Generator の抽出開始点。Mode で複数方言を切り替え。 |
[Rule] |
static メソッド | 生成規則（1クラス1つ）。メソッドの引数が右辺。 |
[Token(@"regex")] / [Pattern(@"regex")] |
[Rule] メソッドの Token 引数 |
字句ルール（正規表現）。Priority でレクサ優先度（大きいほど高優先）。 |
[Precedence(n)] |
クラス（演算ノード） | 演算子優先度/結合性。n が大きいほど高優先。IsRightAssociative/IsNonAssociative で結合性。 |
[Repeat] / [Repeat(Min=0)] |
[Rule] メソッドの AstNode 派生引数 |
リスト（繰り返し）。Min=1（既定）は1回以上、Min=0 は0回以上（空リスト可）。IReadOnlyList<T> に展開。 |
[Skip(@"regex")] |
クラス（[Grammar] と同じ） |
スキップパターン（空白・コメント等）。 |
Token型 ([Token]/[Pattern]付き): 終端記号。字面 (Text) とソース範囲 (Span) を持つ。AstNode派生型: 右辺の子。Generator が partial プロパティ（引数名の PascalCase）を生成。SemanticContext派生型: 右辺の子でなく、パーサから意味解析コンテキストが注入される（属性ではなく型で判定される）。
[Token(@"[A-Za-z_]\w*", Priority = 0)] // 識別子（低優先）
[Token(@"if", Priority = 1)] // キーワード if（高優先）
[Precedence(1)] // 優先度1・左結合（例: + -）
[Precedence(2)] // 優先度2（+ より強い、例: * /）
[Precedence(3, IsRightAssociative = true)] // 優先度3・右結合（* より強い、例: べき乗 **）
[Precedence(1, IsNonAssociative = true)] // 優先度1・非結合（例: 比較 < >、a<b<c はエラー）- 継承ツリー = 構文:
[Grammar] public abstract partial class Exprが非終端。sealed partial class NumExpr : Exprが「Expr -> [0-9]+」の生成規則。 [Rule]メソッドの引数 = 右辺: 引数の型と順序が右辺。[Rule] static void Add(Expr left, [Token(@"\+")] Token op, Expr right)はExpr -> Expr + Expr。- 1クラスに複数
[Rule]可: 同じクラスに複数の[Rule]static メソッドを書くと、それぞれ独立の生成規則になる。どの規則で reduce されたかはRuleNameプロパティ（メソッド名）で判定し、OnReduce内でswitchする。 - 中間抽象クラス: 抽象クラスを挟んだ継承階層（
Root → Mid → Leaf）が使える。抽象基底に[Rule]で共通プロパティを宣言すると、具象サブクラスが: base(...)で初期化し readonly を維持したままプロパティを継承できる。 - リスト（
[Repeat]）:[Repeat]を付けた引数はIReadOnlyList<T>に展開される。Min=1（既定）は1回以上、Min=0は0回以上（空リスト可）。
// 1クラス複数 [Rule]: RuleName で分岐
public sealed partial class BinaryExpr : Expr
{
[Rule] public static void Add(Expr left, [Token(@"\+")] Token op, Expr right) { }
[Rule] public static void Sub(Expr left, [Token(@"-")] Token op, Expr right) { }
partial void OnReduce() { /* this.RuleName で "Add"/"Sub" を判定 */ }
}
// リスト: [Repeat] で IReadOnlyList<T>
public sealed partial class ProgramBody : Program
{
[Rule] public static void Body([Repeat(Min = 0)] Stmt statements) { }
// → Program → Stmt* (Statements は IReadOnlyList<Stmt>)
}- 電卓 (
src/AstFirst/Calc/) — 四則演算（優先度付き）。 - MiniLang (
src/AstFirst/MiniLang/) —let/print/四則演算。 - JSON パーサ (
samples/JsonParser/) — JSON 基本型。 - MiniC (
samples/MiniC/) — 変数・代入・if/while・ブロック・bool。意味解析（2パス目 + 型チェック）デモ。 - MiniBASIC (
samples/MiniBasic/) — 行番号付き BASIC。 - C# パーサ (
samples/CSharpParser/) — C# 完全文法（ECMA-334 Annex A 相当）。構文解析 + AST 構築のみ（意味解析なし）。samples/Perf/Perf.Grammars/CSharpFactory.csで文法を定義。
各サンプルの README を参照。
AstFirst で C# の完全文法（365 規則）を LALR(1) で実装し、パーサ生成時間 (Build) と実行時間 (Parse) を計測する。意味解析は行わない（構文解析 + AST 構築のみ）。
samples/Perf/Perf.Grammars/CSharpFactory.cs— 文法定義（型/式/パターン/文/宣言/メンバ/属性/プリプロセス）。samples/Perf/Perf.Gen—GrammarSpec → GrammarModel → LALR テーブルを構築し、コンフリクト/状態数を検証。GeneratedGrammar.csを各文法プロジェクトへ書き出す。- 集計結果: samples/Perf/PerfSummary.md
AST 構築成功（宣言/継承/generic クラス/enum/struct/interface/プロパティ/全文/全式/switch/try/using 等）。
| 指標 | 値 |
|---|---|
| Parse_CSharp（50 クラス入力 ≈ 7KB） | 0.68 ms（≈ 10 MB/s）※ |
| Parse_CSharp アロケーション | 627 KB |
| Build_CSharp（ModelToTable.Build 純粋時間） | 190 ms |
| クリーンビルド時間 | 11 s |
| LALR 状態数 / シンボル数 | 798 / 608 |
| 生成コードサイズ | 6.0 MB（8011 行） |
※ Parse 時間は [Rule] モデル移行後（Reject/TryFallback + Span スタック）の代表値。Build_CSharp 190 ms は Worklist アルゴリズム最適化後。詳細は samples/Perf/PerfSummary.md 参照。Parse のアロケーションは AST 構築（reduce ごとに
new）が主。
C# の曖昧性を分類し、設計で解消（99 → 5）:
| 曖昧性源 | 分類 | 解決 |
|---|---|---|
| 二項/三項/postfix/unary の shift-reduce | 見かけ上 | [Precedence] + 全終端伝播（規則の全終端に優先度を設定） |
| リスト（文/引数/初期化子）の shift-reduce | 見かけ上 | bison 互換の shift 優先（LalrTable: 優先度未設定 SR は shift） |
LINQ キーワード / get/set 等の文脈キーワード |
文脈キーワード | priority:1 + 文法位置で弁別 |
cast (Type)e vs 括弧式 (e) |
真に意味依存 | Accept/Reject で意味的に解決可能（既定は shift 優先、必要なら Reject で切替） |
| identifier/generic が「式か型か」 | 真に意味依存 | 残り 5 コンフリクト（RR、許容） |
残り 5 コンフリクト（state 361）は Foo が式（IdentifierExpr）か型（NamedType）かの衝突。LALR(1) では解決不可（C# 仕様も意味解析で解決）。reduce-reduce を許容し式を優先。
指針「generic は Member の型のみ（ローカルは var）」「cast/paren は意味依存で許容」に沿う:
- generic メソッド呼び出し
Foo<T>(x): 不可（式位置の<は比較のみとし、generic の<と衝突させない）。 - default 演算子
default(T)/ target-typeddefault: 不可（switch 文のdefault:ラベルとの衝突を避けるため）。 - ユーザー定義型の
Foo[]/Foo?/Foo*/ cast(Foo)e: 式優先のため制限。
対照的に、定義済み型 int[] / int?、generic 型フィールド List<int> x、cast (int)e は動作する。
AstFirst.slnx
├── src/
│ ├── AstFirst.Core/ netstandard2.0 純粋ロジック (レクサ DFA / LALR)。Roslyn 非依存。
│ ├── AstFirst.Runtime/ netstandard2.0 属性・基底クラス・意味解析 (ScopedSymbolTable / TypeSystem / SemanticContext / AstNode / Token)。Core に依存。
│ ├── AstFirst.Generator/ netstandard2.0 IIncrementalGenerator。Core のソースを取り込み単一アセンブリ化。
│ └── AstFirst/ net10.0 ユーザーコード (電卓・MiniLang サンプル)
├── samples/ net10.0 JsonParser / MiniC / MiniBasic / CSharpParser / Perf
└── tests/ net10.0 AstFirst.Tests (Core/Runtime + EndToEnd) / AstFirst.Generator.Tests
- Generator は Roslyn で C# コードを読み、等価比較可能な POCO モデルに変換してから（キャッシュの生命線）、Core の純粋ロジックで DFA/LALR テーブルを構築し、Lexer/Parser/partial の C# コードを生成する。
- 生成コードは Runtime に依存。Lexer/Parser は DFA/LALR テーブルを
static readonly配列に埋め込み shift/reduce を駆動。reduce 時に partial コンストラクタが子をセットしてOnReduceを呼び、Reject ならフォールバック候補へ。Parse後、IOnSecondPassEnter/IOnSecondPassExit実装ノードがあればWalkSecondPass（反復的スタック実装）でトップダウン呼出（未実装なら走査自体を省略）。 - Generator は Core のソースを Compile Include して単一アセンブリ化（Analyzer 実行時の依存ロード問題を回避）。
英語版は docs/en/ および README.en.md。
293 テスト（AstFirst.Tests 247 + Generator.Tests 46）。レクサ/DFA/LALR の各段階、エンドツーエンド、エラー回復、意味解析（スコープ・2パス目・型チェック・ctx → ParseResult.Diagnostics の統合）、Accept/Reject フォールバック、位置情報（行・列）を検証。
MIT (LICENSE.txt)