M语言编程_所有编程语言大全Meaning

一直对技术有很强的兴趣，终于，决定要写自己的语言（m语言）。那就先从最简单的开始：解释执行器。

一套完整的语言包含的肯定不止解释执行器了，还要有编译器和IDE，也就还要有语法高亮、智能提示等，不过还没学会那些，先搞个最基本的解释执行器。

思路如下：

  1. 定义好希望的语法（基本语句有：顺序执行、if语句、for语句、while语句、系统自有函数定义、用户函数定义、函数调用）
  2. 找一款词法语法解析器工具，让字符串流变成语法书（AST）
  3. 编写解释执行器
    1. 元数据收集
    2. 变量作用域定义、查找
    3. 解释执行

先设想我们的m语言语法要怎么牛b啊，比如下面这段demo语法代码：

go 计算标准体重年龄)
{
    体重:年龄*3;
    体重;
}

体重:10;
a:10;
a:输出体重);
b:25;
a:100+10+b;
输出a);
a==135)->
{
    a:a+a+a;
    输出a);
}
else
{
    输出b);
};
a:1;
while a<10 ->{
    a:a+2;
    输出a);
};

输出"WHILE OK");



repeat i from 0 to 100 step 10->{
    输出i);
}
init->{
    输出"FOR INIT");
}
onerror->{
    输出"FOR ERROR");
}
finally->{
    输出"FOR FINALLY");
};
输出'FOR OK');

a:10;
输出计算标准体重a));

 很显然，第一个语句块是用户函数的定义方式，以”go”字符串为函数定义的开始，接着是常规的函数名称、参数、函数方法块。

剩下的大致上就是顺序执行了，其中穿插着一些循环语句等，repeat循环自定义的比较厉害，好叼。。。感觉。。真的好叼。。。。

每个语句以封号后缀结束、赋值以冒号来标识。

接着来看看基于ANTLR的词法定义：

M语言编程_所有编程语言大全M语言编程_所有编程语言大全

m.g4：

grammar m;

import basic,function,assignStmt,ifStmt,forStmt,whileStmt;

nomalStmt
    :assignStmt
    |ifStmt
    |forStmt
    |whileStmt
    ;
declarationStmt
    :functionDeclare
    ;
stmt
    :nomalStmt LS
    |declarationStmt
    ;

program
    : stmt+
    ;　　

 由于词法语法定义较多，不贴代码了，可以下载代码看全部的（基于ideas/需要安装antlr4插件）

接下来是时候让我们load进demo代码解析成AST树啦：

String code=Utils.readTxtFile"F:\\BaiduYunDownload\\mLanguage4)\\m_code2.m");//这个是放demo代码的文件
code=code.substring1);//去掉第一个特殊字符


CharStream is = CharStreams.fromStringcode);　　　　　　　　　　　　　　　　 //antlr对象，读入字符串
mLexer lexer = new mLexeris);　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  //mLexer是antlr自动生成的一个词法类
CommonTokenStream tokens = new CommonTokenStreamlexer);　　　　　　　　   //antlr对象
mParser parser = new mParsertokens);　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//mParser是antlr自动生成的一个此法解析类

mParser.ProgramContext tree=parser.program);　　　　　　　　　　　　　　　　//program是入口规则，根规则

program program= NodeParser.parseProgramtree);　　　　　　　　　　　　　　 //自己写的NodeParser类，需要一堆自定义的节点类型配合解析整棵AST树

mRuntime runtime=new mRuntimeprogram);

runtime.plainInterpreter);　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//解释器执行

System.out.println"");

AST节点的定义：

M语言编程_所有编程语言大全M语言编程_所有编程语言大全　　

demo代码构建成AST树的效果图（antlr插件中能看）：

M语言编程_所有编程语言大全M语言编程_所有编程语言大全

 

 转换成为AST树后，剩下的就是编写解释执行器，其实相当于前端编译器。

主要步骤是3步：

  1. 收集元数据
  2. 定义变量作用域
  3. 语句块的解释执行 
public void executeprogram program) {
        //1. 先扫描函数定义，收集元数据
        collectMetaDataprogram);

        //2. 变量作用域
        walkAST4Variablesprogram);

        //3. 解释执行代码
        runCodeprogram);
}

 

 1. 收集元数据，其实就是对自定义函数的收集，统一放到一个Dictionary里，以便到时候引用到了执行语句块（和参数的传递）

private void collectMetaDataprogram program) {
        forcom.mckay.language.m.core.nodes.m.stmt stmt:program.stmts)
            ifstmt.declarationStmt!=null)
                this.userDefinedFunctionSymbols.defineMethodstmt.declarationStmt.functionDeclare.functionIdentifier.getIdentifier), stmt.declarationStmt.functionDeclare);
    }


public class UserDefinedFunctionSymbols {
    private Dictionary<String, functionDeclare> methods=new Hashtable<>);
    public functionDeclare getMethodString identifier) {
        return methods.getidentifier);
    }

    public void defineMethodString identifier, functionDeclare ast) {
        methods.putidentifier, ast);
    }
}

 

 functionDeclare是具体的node，属于AST中众多节点类型中的一种，代表函数声明节点。

2. 定义变量作用域，由于存在函数（自定义函数、系统自带函数），因此需要有变量Scope的概念，存在局部变量覆盖全局变量现象

private void walkAST4Variablesprogram program)
    {
        program.VariableSymbols=globalVariableSymbol;
        forcom.mckay.language.m.core.nodes.m.stmt stmt:program.stmts)
        {
            stmt.VariableSymbols=program.VariableSymbols;
            ifstmt.declarationStmt!=null)
            {
                stmt.declarationStmt.VariableSymbols=stmt.VariableSymbols;
                VarWalker.walkstmt.declarationStmt);
            }

            ifstmt.nomalStmt!=null)
            {
                stmt.nomalStmt.VariableSymbols=stmt.VariableSymbols;
                VarWalker.walkstmt.nomalStmt);
            }
        }
    }




public class VariableSymbol {
    private Dictionary<String, Variable> variables=new Hashtable<>);
    private VariableSymbol parentVariableSymbol;

    public void setParentVariableSymbolVariableSymbol parentVariableSymbol)
    {
        this.parentVariableSymbol=parentVariableSymbol;
    }

    public void defineVariableString name, Variable variable) {
        variables.putname, variable);
    }

    public void setValueString name, Object value)
    {
        Variable variable=getVariablename);
        variable.Value=value;
    }
    public Object getValueString name)
    {
        Variable variable=getVariablename);
        return variable.Value;
    }

    private Variable getVariableString name) {
        List<String> keys=Collections.listvariables.keys));
        ifkeys.containsname))
            return this.variables.getname);

        ifthis.parentVariableSymbol!=null)
            return this.parentVariableSymbol.getVariablename);

        throw new RuntimeException"变量未定义");
    }
}　　

 当局部变量中没有找到本地变量定义时，会根据parent关联向上找变量，直到为null。

3. 语句块的解释执行，这个可以说是最容易理解的地方了

private void runCodeprogram program) {
        StmtExecutor executor=new StmtExecutorthis);

        forcom.mckay.language.m.core.nodes.m.stmt stmt:program.stmts)
            ifstmt.nomalStmt!=null)
                executor.executestmt.nomalStmt);
}

 StmtExecutor.executenomalStmt)会调用一系列子语句，如下图就一图就懂：

M语言编程_所有编程语言大全M语言编程_所有编程语言大全

如上图中，针对expression是调用calc的，一堆calc，expression中套expression。

system built-in函数的定义，是通过NativeMethodNode.setCode来标识的，比如当前实现的code为OUTPUT，功能如下：System.out.print/Console.Write)

M语言编程_所有编程语言大全M语言编程_所有编程语言大全

第一个红框是native node中判断code是哪个system built-in函数的编码代号

第二个红框是对应built-in函数的java语句执行。

demo m代码对应的解释执行输出：

10 
135 
405 
3 
5 
7 
9 
11 
WHILE OK 
FOR INIT 
0 
10 
20 
30 
40 
50 
60 
70 
80 
90 
100 
FOR FINALLY 
FOR OK 
30 
ok　　

 

代码下载基于java)

 

Published by

风君子

独自遨游何稽首 揭天掀地慰生平

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注