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《两周自制脚本语言》—— 第十天(无法割舍的数组)

December 23, 2018 • Read: 3627 • 编译原理阅读设置

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数组(array)是几乎所有程序设计语言都会提供的一种基本的语法功能。本章将为 Stone 语言增加对数组的支持。与 Java 语言的数组相同,Stone 语言的数组长度无法中途修改

扩展语法分析器展开目录

如果 Stone 语言支持数组,就能写出下面这样的程序

  • a = [2,3,4]
  • print a[1]
  • a[1] = "three"
  • print "a[1]: " + a[1]
  • b = [["one",1],["two",2]]
  • print b[1][0] + ": " + b[1][1]

数组中的元素无需保持类型一致。以第 5 行的代码为例,一个数组中能同时以字符串与整数作为元素。数组也能以另一个数组作为元素,数组 b 就是一个例子。与 Java 语言的数组一样,Stone 语言也通过以数组作为元素的数组来表现多维数组。例如,数组 b 的第 1 个元素表示数组 ["two",2],因此 b1 将表示数组中第 1 个元素的第 0 个元素,即 "two"

为了是程序支持数组,需要拓展语法规则。代码清单 10.1 是扩展后的语法规则。其中仅摘选与第 7 天代码清单 7.1 中不同的非终结符

代码清单 10.1 与数组相关的语法规则

  • elements -> expr { "," expr }
  • primary -> ( "[" [ elements ] "]" | "(" expr ")" | NUMBER | IDENTIFIER | STRING ) { postfix }
  • postfix -> "(" [ args ] ")" | "[" expr "]"

首先需要为整型字面量及标识符(即变量名)等最基本的表达式构成元素添加数组字面量的支持。数组字面量由数组元素的初始值序列及两侧的中括号 [] 组成。数组元素的初始值序列由非终结符 elements 表示。字面量是一种表达式,它的计算或执行结果表示对应字符序列的值或对象。由于 [2,3,4] 的计算结果是一个含有元素 2、3、4 的数组,因此它也属于一种字面量

此外,为了让解释器能够引用数组元素,非终结符 postfix 的语法规则也需要做相应的修改。修改后,标识符(或数组字面量)之后要能够后接由中括号 [] 括起的下标。经过这一修改,postfix 不仅能用于表示实参序列,还会支持数组下标

代码清单 10.2 ArrayParser.java

  • package Stone;
  • import static Stone.Parser.rule;
  • import javassist.gluonj.Reviser;
  • import Stone.ast.*;
  • @Reviser public class ArrayParser extends FuncParser {
  • Parser elements = rule(ArrayLiteral.class).ast(expr).repeat(rule().sep(",").ast(expr));
  • public ArrayParser() {
  • reserved.add("]");
  • primary.insertChoice(rule().sep("[").maybe(elements).sep("]"));
  • postfix.insertChoice(rule(ArrayRef.class).sep("[").ast(expr).sep("]"));
  • }
  • }

代码清单 10.3 ArrayLiteral.java

  • package Stone.ast;
  • import java.util.List;
  • public class ArrayLiteral extends ASTList {
  • public ArrayLiteral(List<ASTree> c) {
  • super(c);
  • }
  • public int size() {
  • return numChildren();
  • }
  • }

接下来我们根据新的语法规则来扩展语法分析器。代码清单 10.2 是需要使用的修改器。代码清单 10.3 与代码清单 10.4 是抽象语法树中新增的节点类,该修改器需要借助它们实现

代码清单 10.2 的修改器将为第 7 章代码清单 7.2 中的 FuncParser 类添加 elements 字段,并在构造函数中更新相应的处理

修改器首先在构造函数内,通过 add 方法向由 reserved 字段表示的哈希表中添加了右中括号]。于是,] 不会再被识别为标识符。如果忘了添加这个符号,解释器将无法在语法分析阶段把它处理为一种分隔符,也就无法顺利运行。此外,primary 与 postfix 也都分别通过 insertChoice 方法添加了对新语法规则的支持

代码清单 10.4 ArrayRef.java

  • package Stone.ast;
  • import java.util.List;
  • public class ArrayRef extends Postfix {
  • public ArrayRef(List<ASTree> c) {
  • super(c);
  • }
  • public ASTree index() {
  • return child(0);
  • }
  • public String toString() {
  • return "[" + index() + "]";
  • }
  • }

仅通过修改器来实现数组展开目录

我们只要为抽象语法树中新增的节点类添加 eval 方法,就能让 Stone 语言支持数组。代码清单 10.5 是用于添加 eval 方法的修改器的具体实现

ArrayRef 类的 eval 方法将首先对下标表达式调用 eval 方法,计算下标的值。之后,它将从参数 value 指向的 object 类型数组中获取与该下标对应的元素的值并返回。这里的 eval 方法覆盖了第 7 章代码清单 7.7 中由 FuncEvaluator 修改器为 Postfix 类添加的 eva1 方法

数组也可能出现在赋值表达式的左侧,我们需要覆盖 BinaryExpr 类的 computeAssign 方法来处理这种情况。该方法最初在第 6 章代码清单 6.3 中由修改器添加

代码清单 10.6 是解释器的启动程序,它将整合并执行修改后的程序。由于数组功能完全由修改器实现,因此这次我们不需要对解释器作修改。代码清单 10.6 直接使用了上一章代码清单 9.9 中的解释器

代码清单 10.5 ArrayEvaluator.java

  • package chap10;
  • import java.util.List;
  • import javassist.gluonj.*;
  • import Stone.ArrayParser;
  • import Stone.StoneException;
  • import Stone.ast.*;
  • import chap6.Environment;
  • import chap6.BasicEvaluator;
  • import chap6.BasicEvaluator.ASTreeEx;
  • import chap7.FuncEvaluator;
  • import chap7.FuncEvaluator.PrimaryEx;
  • @Require({FuncEvaluator.class, ArrayParser.class})
  • @Reviser public class ArrayEvaluator {
  • @Reviser public static class ArrayLitEx extends ArrayLiteral {
  • public ArrayLitEx(List<ASTree> list) { super(list); }
  • public Object eval(Environment env) {
  • int s = numChildren();
  • Object[] res = new Object[s];
  • int i = 0;
  • for (ASTree t: this)
  • res[i++] = ((ASTreeEx)t).eval(env);
  • return res;
  • }
  • }
  • @Reviser public static class ArrayRefEx extends ArrayRef {
  • public ArrayRefEx(List<ASTree> c) { super(c); }
  • public Object eval(Environment env, Object value) {
  • if (value instanceof Object[]) {
  • Object index = ((ASTreeEx)index()).eval(env);
  • if (index instanceof Integer)
  • return ((Object[])value)[(Integer)index];
  • }
  • throw new StoneException("bad array access", this);
  • }
  • }
  • @Reviser public static class AssignEx extends BasicEvaluator.BinaryEx {
  • public AssignEx(List<ASTree> c) { super(c); }
  • @Override
  • protected Object computeAssign(Environment env, Object rvalue) {
  • ASTree le = left();
  • if (le instanceof PrimaryExpr) {
  • PrimaryEx p = (PrimaryEx)le;
  • if (p.hasPostfix(0) && p.postfix(0) instanceof ArrayRef) {
  • Object a = ((PrimaryEx)le).evalSubExpr(env, 1);
  • if (a instanceof Object[]) {
  • ArrayRef aref = (ArrayRef)p.postfix(0);
  • Object index = ((ASTreeEx)aref.index()).eval(env);
  • if (index instanceof Integer) {
  • ((Object[])a)[(Integer)index] = rvalue;
  • return rvalue;
  • }
  • }
  • throw new StoneException("bad array access", this);
  • }
  • }
  • return super.computeAssign(env, rvalue);
  • }
  • }
  • }

ArrayRunner.java

  • package chap10;
  • import javassist.gluonj.util.Loader;
  • import chap7.ClosureEvaluator;
  • import chap8.NativeEvaluator;
  • import chap9.ClassEvaluator;
  • import chap9.ClassInterpreter;
  • public class ArrayRunner {
  • public static void main(String[] args) throws Throwable {
  • Loader.run(ClassInterpreter.class, args, ClassEvaluator.class,
  • ArrayEvaluator.class, NativeEvaluator.class,
  • ClosureEvaluator.class);
  • }
  • }

运行结果如下:

第十天的思维导图展开目录

Last Modified: February 2, 2020
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