如何使用ANTLR工具设计并实现一个支持基本运算符的计算器？请结合文法文件和C++代码生成进行说明。

要设计一个支持基本运算符的计算器，我们首先需要定义其文法规则，然后使用ANTLR工具生成相应的解析器和词法分析器代码。以下是一系列具体步骤和解释：

参考资源链接：[ANTLR实现计算器：文法解析与C++代码生成](https://wenku.csdn.net/doc/58umeincg0?spm=1055.2569.3001.10343)

1. **定义文法文件**：在文法文件（例如`calc.g4`）中，我们首先声明了文法的名称和使用的语言（C++），然后定义了词法规则和语法规则。词法规则负责识别输入字符流中的基本单元（tokens），如数字、运算符等。语法规则描述了如何根据词法单元组成表达式和语句。

2. **创建词法规则**：对于计算器，我们需要识别整数、浮点数、加号、减号、乘号、除号以及括号等。例如：

   INT : [0-9]+ ;
   FLOAT : [0-9]+ '.' [0-9]+ ;
   PLUS : '+' ;
   SUB : '-' ;
   MUL : '*' ;
   DIV : '/' ;
   LPAREN : '(' ;
   RPAREN : ')' ;
   WS : [ \t\r\n]+ -> skip ; // 忽略空白字符

3. **设计语法规则**：语法规则描述了表达式的结构。对于计算器，我们可能需要规则来识别表达式、乘除表达式、加减表达式、括号表达式等，如：

   statement : mexpr EOF ;
   mexpr : expr ( (MUL | DIV) expr )* ;
   expr : INT | FLOAT | LPAREN mexpr RPAREN ;

4. **生成C++代码**：使用ANTLR工具根据文法文件生成C++代码。ANTLR的命令行工具是`antlr4`，并且需要指定目标语言和文法文件的路径，例如：

   java -jar antlr-4.7.2-complete.jar -Dlanguage=Cpp -o output_dir calc.g4

生成的代码位于指定的输出目录中，包括词法分析器和语法解析器的源代码文件。

5. **编写主程序**：编写一个主程序来使用生成的解析器和词法分析器。这通常包括创建一个`ANTLRInputStream`，从中读取输入，然后使用`CalcLexer`对输入进行词法分析，产生tokens。接着用`CalcParser`对tokens进行语法分析，以识别表达式并计算其值。

6. **测试计算器**：最后，通过提供不同的输入表达式来测试计算器的正确性。例如：

   3 + 4 * 5
   1.2 + (2.1 * 3.0) - 4.0 / 2.0

对于每个表达式，计算器应该输出正确的结果。

通过以上步骤，我们可以使用ANTLR设计并实现一个支持基本运算符的计算器。这一过程不仅涉及到了文法文件的编写，还包括了如何将ANTLR生成的代码集成到C++项目中，并进行测试验证。这仅为ANTLR应用的一个基础示例，ANTLR的能力远不止于此，它可以用来实现更复杂的编程语言解析器和处理更广泛的场景。

参考资源链接：[ANTLR实现计算器：文法解析与C++代码生成](https://wenku.csdn.net/doc/58umeincg0?spm=1055.2569.3001.10343)