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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：
- 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）
- 找一款词法语法解析器工具，让字符串流变成语法书（AST）
- 编写解释执行器
- 元数据收集
- 变量作用域定义、查找
- 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.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\\mLanguage(4)\\m_code2.m");//这个是放demo代码的文件 code=code.substring(1);//去掉第一个特殊字符 CharStream is = CharStreams.fromString(code); //antlr对象，读入字符串 mLexer lexer = new mLexer(is); //mLexer是antlr自动生成的一个词法类 CommonTokenStream tokens = new CommonTokenStream(lexer); //antlr对象 mParser parser = new mParser(tokens); //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.parseProgram(tree); //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 mRuntime(program); runtime.plainInterpreter(); //解释器执行 System.out.println("");
AST节点的定义：
demo代码构建成AST树的效果图（antlr插件中能看）：
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：
- 收集元数据
- 定义变量作用域
- 语句块的解释执行
public void execute(program program) { //1. 先扫描函数定义，收集元数据 collectMetaData(program); //2. 变量作用域 walkAST4Variables(program); //3. 解释执行代码 runCode(program); }
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 collectMetaData(program program) { for(com.mckay.language.m.core.nodes.m.stmt stmt:program.stmts) if(stmt.declarationStmt!=null) this.userDefinedFunctionSymbols.defineMethod(stmt.declarationStmt.functionDeclare.functionIdentifier.getIdentifier(), stmt.declarationStmt.functionDeclare); } public class UserDefinedFunctionSymbols { private Dictionary<String, functionDeclare> methods=new Hashtable<>(); public functionDeclare getMethod(String identifier) { return methods.get(identifier); } public void defineMethod(String identifier, functionDeclare ast) { methods.put(identifier, 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 walkAST4Variables(program program)
{
program.VariableSymbols=globalVariableSymbol;
for(com.mckay.language.m.core.nodes.m.stmt stmt:program.stmts)
{
stmt.VariableSymbols=program.VariableSymbols;
if(stmt.declarationStmt!=null)
{
stmt.declarationStmt.VariableSymbols=stmt.VariableSymbols;
VarWalker.walk(stmt.declarationStmt);
}
if(stmt.nomalStmt!=null)
{
stmt.nomalStmt.VariableSymbols=stmt.VariableSymbols;
VarWalker.walk(stmt.nomalStmt);
}
}
}
public class VariableSymbol {
private Dictionary<String, Variable> variables=new Hashtable<>();
private VariableSymbol parentVariableSymbol;
public void setParentVariableSymbol(VariableSymbol parentVariableSymbol)
{
this.parentVariableSymbol=parentVariableSymbol;
}
public void defineVariable(String name, Variable variable) {
variables.put(name, variable);
}
public void setValue(String name, Object value)
{
Variable variable=getVariable(name);
variable.Value=value;
}
public Object getValue(String name)
{
Variable variable=getVariable(name);
return variable.Value;
}
private Variable getVariable(String name) {
List<String> keys=Collections.list(variables.keys());
if(keys.contains(name))
return this.variables.get(name);
if(this.parentVariableSymbol!=null)
return this.parentVariableSymbol.getVariable(name);
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 runCode(program program) {
StmtExecutor executor=new StmtExecutor(this);
for(com.mckay.language.m.core.nodes.m.stmt stmt:program.stmts)
if(stmt.nomalStmt!=null)
executor.execute(stmt.nomalStmt);
}
StmtExecutor.execute(nomalStmt)会调用一系列子语句，如下图就一图就懂：
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()
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)
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