設(shè)計(jì)一種面向?qū)ο?/a>腳本語(yǔ)言

有沒(méi)有感覺(jué)設(shè)計(jì)一門(mén)語(yǔ)言實(shí)在是太有意思了，可以自定義語(yǔ)法規(guī)則，我的“地盤(pán)聽(tīng)我的”。

腳本語(yǔ)言的功能

本書(shū)設(shè)計(jì)一門(mén)純粹的面向?qū)ο竽_本語(yǔ)言，任何語(yǔ)言都有個(gè)名詞，這里給這個(gè)語(yǔ)言起個(gè)名字——sparrow（麻雀）。它支持的功能如下。

1 變量

支持局部變量和局部變量的定義。

變量可引用、賦值。

內(nèi)部復(fù)合數(shù)據(jù)類(lèi)型以大寫(xiě)字符開(kāi)頭，如System.print()

2 基本數(shù)據(jù)類(lèi)型

數(shù)值：包括整數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)。

字符串：包括普通字符和unicode。

list：列表，如Python中的list。

支持字面量創(chuàng)建，如['a', 'b']和new方法創(chuàng)建。

元素通過(guò)下標(biāo)list'[索引]'獲得。

map：哈希數(shù)組，如Python中的字典。支持字面量創(chuàng)建和new創(chuàng)建。字面量創(chuàng)建如：

{

'k1':v1

"k2":v2

}

key可以是任何數(shù)據(jù)類(lèi)型。同樣支持new方法創(chuàng)建。

value通過(guò)下標(biāo)map'[key]'獲得。

range：用以確定一段整數(shù)范圍，用符號(hào)..表示。range包括from和to兩個(gè)成員，分別表示這段范圍的起和始，用區(qū)間表示[from, to]，即包括from和to。如range“2..6”，2就是from，6就是to，“2..6”表示2、3、4、5、6。“..”類(lèi)似于Python中的分片操作符“:”，只不過(guò)我們包括了結(jié)尾的to，而Python不包括，若用區(qū)間表示則to后面的是右小括號(hào)“)”。

3 運(yùn)算

數(shù)值：+、?、*、/、%。

邏輯：>、<、==、!=、||、&&、？：、|、&等。

位運(yùn)算：>>、<<。

方法調(diào)用：.。

索引：[]。

字符串：+、%（字符串內(nèi)的表達(dá)式）

4 控制結(jié)構(gòu)

支持if-else選擇。

支持while循環(huán)。

支持for循環(huán)。

支持break退出循環(huán)。

支持continue，跳過(guò)本次循環(huán)體后面的部分，繼續(xù)下一輪循環(huán)。

支持return返回。

5 函數(shù)

盡管這是一門(mén)面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，但也支持傳統(tǒng)意義上的函數(shù)，用關(guān)鍵字fun實(shí)現(xiàn)函數(shù)定義。

函數(shù)也是用類(lèi)實(shí)現(xiàn)。

支持函數(shù)重載。

6 類(lèi)

就是傳統(tǒng)意義上的class，包括類(lèi)定義和類(lèi)實(shí)例，靜態(tài)類(lèi)。

實(shí)現(xiàn)繼承，所有類(lèi)都是object類(lèi)的子類(lèi)。

類(lèi)成員（也稱(chēng)域，或字段）必須先聲明再引用。

方法包括method、getter、setter、subscript、subscriptSetter和構(gòu)造函數(shù)。支持塊參數(shù)，塊參數(shù)的參數(shù)是用“||”括起來(lái)的參數(shù)列表，以逗號(hào)分隔。

支持靜態(tài)方法。

7 線程

支持線程創(chuàng)建及調(diào)度。

8 模塊

支持執(zhí)行模塊和模塊內(nèi)模塊變量的單獨(dú)導(dǎo)入。

9 注釋

行注釋?zhuān)?/

塊注釋?zhuān)?*　塊注釋　*/

以上列舉若有遺漏則以實(shí)際代碼為主。

關(guān)鍵字

有以下關(guān)鍵字被提前征用了。

var：用于變量定義。

fun：用于函數(shù)定義。

if：用于條件判斷。

else：用于條件判斷的else分支。

true：bool值真。

false：bool值假。

while：用于while循環(huán)。

for：用于for循環(huán)。

break：用于退出循環(huán)。

continue：用于結(jié)束本次循環(huán)并進(jìn)入下一輪循環(huán)。

return：用于從函數(shù)返回。

null：空值。

class：用于類(lèi)定義。

is：用于判斷類(lèi)是否為某類(lèi)的子類(lèi)，即“is a”。

static：用于設(shè)置靜態(tài)文法。

this：用于指向本實(shí)例。

super：用于指向父類(lèi)。

import：用于導(dǎo)入模塊。

腳本的執(zhí)行方式

我們采用傳統(tǒng)的虛擬機(jī)作為執(zhí)行方式，即要實(shí)現(xiàn)一個(gè)虛擬機(jī)。編譯器先把源碼編譯為opcode，再讓虛擬機(jī)執(zhí)行opcode。

opcode即操作碼，是自定義的一套專(zhuān)供虛擬機(jī)執(zhí)行的指令，后面我們?cè)趯?shí)現(xiàn)虛擬機(jī)時(shí)會(huì)詳細(xì)介紹。

“純手工”的開(kāi)發(fā)環(huán)境

既然本著教學(xué)的目的我覺(jué)得應(yīng)該拿出教學(xué)的誠(chéng)意，因此這里所說(shuō)的“純手工”是指編碼中不想借助STL或其他類(lèi)似的泛型語(yǔ)言，沒(méi)有第三方庫(kù)，一切以最基礎(chǔ)最原始的形式展現(xiàn)語(yǔ)言的奧秘，因此選擇了C語(yǔ)言，確定地說(shuō)是C89，并不是較新的C99標(biāo)準(zhǔn)，誠(chéng)意滿(mǎn)滿(mǎn)，讓我們純手工去編碼吧。

基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)環(huán)境是：

宿主系統(tǒng)是Linux，采用CentOS release 6.8 (Final)；

編譯器是gcc，版本是gcc version 4.4.7 20120313 (Red Hat 4.4.7-17) (GCC)。

定義sparrow語(yǔ)言的文法

在之前介紹的文法中，我們采用的是大寫(xiě)字母表示非終結(jié)符，小寫(xiě)字母表示終結(jié)符，然而我們也說(shuō)過(guò)了，在現(xiàn)實(shí)中為了便于編程，一般都用正規(guī)文法來(lái)定義語(yǔ)言，正規(guī)文法說(shuō)白了就是用正則表達(dá)式定義的文法，因此本小節(jié)的基礎(chǔ)是正則表達(dá)式，為保證容易看懂，我會(huì)用最簡(jiǎn)單的方式書(shū)寫(xiě)正則表達(dá)式。

值得注意的是，正規(guī)文法與第0章中介紹的文法有很大的差別，主要是涉及終結(jié)符是用''表示，原因是正規(guī)文法中會(huì)涉及()、[]和{}，這些在正規(guī)文法中都是元字符，有其特殊含義：()表示成為一組，[]表示范圍，{}表示重復(fù)。

但在實(shí)際語(yǔ)言它們只是字符串字面量（即終結(jié)符），比如在語(yǔ)言中()表示函數(shù)名后面的括號(hào)，也可表示表達(dá)式中的小括號(hào)，[]表示下標(biāo)索引，因此為避免沖突，正規(guī)文法中用單引號(hào)括起的是終結(jié)符。

其實(shí)語(yǔ)法和傳統(tǒng)語(yǔ)言差不多，只是用文法來(lái)描述就顯得生澀了。注意，正規(guī)文法中的[]與EBNF中的意義不同，在此表示范圍，其中可以用-表示一段連續(xù)的范圍，比如0-9就表示0至9之間（包括0和9）的任何數(shù)；a-z同理，表示字母a到字母z之間的任何字母。[]后面一般會(huì)接量詞，當(dāng)然量詞不一定只用在[]之后，但它一定是用在某個(gè)字符之后以表示該字符的數(shù)量，其前不能沒(méi)有字符。

按照數(shù)量級(jí)別劃分有3種量詞，+表示重復(fù)出現(xiàn)1次以上，*表示重復(fù)出現(xiàn)0次以上，?表示出現(xiàn)0次或1次，比如可用[\t]*表示0個(gè)或多個(gè)空白字符，其中\(zhòng)t是tab。

注意此處[]中的空白是空格，為了突顯這里有個(gè)空格就寫(xiě)了兩個(gè)。.表示任意字符，包括控制字符比如回車(chē)等，|表示或者、任意其一，比如a|b，表示a和b兩者取其一，注意，|是對(duì)兩邊的整體有效，并不是只對(duì)緊鄰|的有效。

比如對(duì)于ab|cd的意思是ab或者cd，如果想表達(dá)abd或acd，可以用分組符號(hào)()，就是小括號(hào)對(duì)兒。()表示作為一組考慮，使相應(yīng)的正則符號(hào)應(yīng)用于整個(gè)組成員。

初次接觸文法的讀者可能對(duì)遞歸定義感到“消化不良”，比如非終結(jié)符exp是用于定義表達(dá)式，exp是由infixExp等非終結(jié)符組成，而infixExp又是由exp組成，看上去有點(diǎn)死循環(huán)出不來(lái)了，但你不要忘了，infixExp只是exp的其中一個(gè)組成部分，exp還可以由num、id等指代，num和id下面再無(wú)遞歸定義，這就是遞歸終止的條件。因此infixExp的組成部分exp也會(huì)是num或id等。

下面是具體的樣本。

以下是上述文件的執(zhí)行結(jié)果，其中的spr是最終的腳本解釋器（包括編譯器及虛擬機(jī)），spr是sparrow的縮寫(xiě)。

以上./spr manager.sp就是執(zhí)行腳本文件manager.sp，這與任何腳本語(yǔ)言的運(yùn)行方法都是一致的，執(zhí)行過(guò)就是腳本的輸出，大家有興趣可以核對(duì)一下結(jié)果，除了System.clock返回的時(shí)間戳是動(dòng)態(tài)變化的外，其他不變。

《自制編程語(yǔ)言》

鄭鋼??著

本書(shū)全面從腳本語(yǔ)言和虛擬機(jī)介紹開(kāi)始，講解了詞法分析的實(shí)現(xiàn)、一些底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)、符號(hào)表及類(lèi)的結(jié)構(gòu)符號(hào)表，常量存儲(chǔ)，局部變量，模塊變量，方法存儲(chǔ)、虛擬機(jī)原理、運(yùn)行時(shí)棧實(shí)現(xiàn)、編譯的實(shí)現(xiàn)、語(yǔ)法分析和語(yǔ)法制導(dǎo)自頂向下算符優(yōu)先構(gòu)造規(guī)則、調(diào)試、查看指令流、查看運(yùn)行時(shí)棧、給類(lèi)添加更多的方法、垃圾回收實(shí)現(xiàn)、添加命令行支持命令行接口。

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