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一起来写个简单的解释器(12)

Python教程 小楼一夜听春语 1346浏览 0评论

本系列文章参考国外编程高手鲁斯兰的博客文章《Let’s Build A Simple Interpreter》。

“Be not afraid of going slowly; be afraid only of standing still.” – Chinese proverb.

上面这句英文来自鲁斯兰的博客,很有趣的是,这是一句中国谚语:不怕慢,就怕站。

意思就是说,不怕你学的慢,只要向前就总会离完成目标越来越近,就怕你停滞不前,那就永远没有了达成目标的希望。

我想说:如果你已认清自己具备学习编程语言的能力,并开始学习Python这门语言,那么请你不抛弃、不放弃,你最终会有收获。

关于鲁斯兰,我在领英上了解了他的一些个人信息。

他是一个团队的负责人,喜欢多种编程语言,热衷于学习并帮助团队一起学习,提高工作能力。

他有着非常优秀的人格魅力,他的前任和现任上司以及同事都对他非常尊重和肯定。

我想这种人格魅力的形成,得益于他对工作、学习以及生活的态度,我想这值得我们每一个人学习。

好了,接下来我们进入正题。

这篇文章,我们一起来完成对过程声明(Procedure Declaration)的解析。

过程声明是定义标识符(过程名称)并将其与一个Pascal代码块关联的语言构造。

我们来看一段Pascal代码。

在上图的代码中,我们能够看到声明部分包含了过程声明。

语句“PROCEDURE P1;”是过程的开始标记和名称。

在这条语句下方和最后一组“BEGIN…END”之前的所有语句就是过程的代码块。

并且,我们还能看到在过程P1的声明部分还嵌套了过程P2。

那么,如何解析这样的代码呢?

一、更新文法

过程声明的出现需要体现在新的文法中。

我们能够看到,过程声明是声明的一部分。

所以,需要更新的文法,也只是声明的规则。

新的声明规则如下:

declarations : VAR (variable_declaration SEMI)+ | (PROCEDURE ID SEMI block SEMI)* | empty

在原来的文法中,我们添加了对过程声明的内容。

因为,程序中可能包含一个或多个过程声明,也可能一个都没有。

所以,过程声明的文法放在了“()*”中。

在新增加的内容中,“PROCEDURE”是保留字,“ID”是名称,其他的大家都已见过。

二、添加常量

根据新的文法,我们需要将保留字“PROCEDURE”声明为常量。

示例代码:

PROCEDURE = 'PROCEDURE'  # 过程

三、更新词法分析器(Lexer)

“PROCEDURE”作为保留字需要添加到保留字的字典中,并映射为过程的的记号对象。

示例代码:

RESERVED_KEYWORDS = {
    'PROGRAM': Token('PROGRAM', 'PROGRAM'),
    'PROCEDURE': Token('PROCEDURE', 'PROCEDURE'),  # 保留字
    ...省略其它代码...
}

四、更新语法分析器(Parser)

1、添加AST节点

过程声明由名称和代码块组成。

示例代码:

class ProcedureDecl(AST):  # 添加过程声明节点
    def __init__(self, name, block_node):
        self.name = name  # 名称
        self.block_node = block_node  # 块节点

2、修改声明的方法

在声明的方法中,添加过程声明的代码,实现过程声明节点的创建。

示例代码:

def declarations(self):  # 修改创建声明节点的方法
    declarations = []
    if self.current_token.value_type == VAR:
        self.eat(VAR)
        while self.current_token.value_type == ID:
            declarations.extend(self.variable_declaration())
            self.eat(SEMI)
    while self.current_token.value_type == PROCEDURE:  # 当前记号类型是过程时
        self.eat(PROCEDURE)  # 验证过程类型
        procedure_name = self.current_token.value  # 获取过程名称
        self.eat(ID) # 验证过程名称
        self.eat(SEMI)  # 验证分号
        block_node = self.block()  # 获取过程中的块
        procedure_decl = ProcedureDecl(procedure_name, block_node)  # 由过程名称和块组成过程声明对象
        declarations.append(procedure_decl)  # 声明列表末尾添加新的过程声明
        self.eat(SEMI)  # 验证分号
    return declarations

五、更新符号表生成器

因为还没有完成处理过程的相关准备,我们先在符号表生成器中添加一个空的方法,在之后的文章中完善它。

示例代码:

def visit_ProcedureDecl(self, node): # 定义访问过程声明的方法
    pass

六、更新解释器

和符号表生成器中一样,我们暂时还不能对过程进行解释,这里同样添加一个空的方法。

示例代码:

def visit_ProcedureDecl(self, node):  # 添加访问过程声明的方法
    pass  # 暂不处理

当我们完成以上步骤,就完成了本文内容涉及到的代码修改。

基于这些修改,我们来看一下程序的抽象语法树是什么样子的。

以下面这段Pascal代码为例:

PROGRAM Part12;
VAR
   a : INTEGER;

PROCEDURE P1;
VAR
   a : REAL;
   k : INTEGER;

   PROCEDURE P2;
   VAR
      a, z : INTEGER;
   BEGIN {P2}
      z := 777;
   END;  {P2}

BEGIN {P1}

END;  {P1}

BEGIN {Part12}
   a := 10;
END.  {Part12}

这段程序的抽象语法树如下图所示:

然后,我们通过解释器对上方这段Pascal程序进行解释。

之前,为了方便,我都是将Pascal程序代码写到了主程序函数中。

在这里,我们采用鲁斯兰的原有做法,将Pascal程序保存为“.pas”的文件,然后通过Python命令进行解释。

所以,需要修改一下主程序。

示例代码:

def main():
    import sys
    text = open(sys.argv[1], 'r').read() #打开系统命令中的第二个参数(Pascal文件)并读取内容
    lexer = Lexer(text)
    ...省略其它代码...

修改完主程序之后,打开命令行窗口,输入命令进行测试。

测试结果如下:

最后,说明一下。

在我们的知识和经验的基础上,我们已经准备好了处理嵌套域的学习。

我们需要透彻理解这篇文章所讲到的内容,以便能够分析嵌套过程并准备好处理过程和函数调用。

在下一篇文章中我们将深入嵌套作用域的学习。

项目源代码下载:【点此下载

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