[譯]用javascript實現一門程式語言-詞法分析

Alongite發表於2019-02-27
JavaScript詞法分析

目錄

  1. 用javascript實現一門程式語言-前言
  2. 用javascript實現一門程式語言-語言構想
  3. 用javascript實現一門程式語言-寫一個解析器
  4. 用javascript實現一門程式語言-字元輸入流
  5. 用javascript實現一門程式語言-詞法分析

詞法分析(the token input stream)

詞法分析是基於字元輸入流進行操作的,但是通過peek() 或 next() 返回的是一個特殊物件,即token. 一個token中包含兩個屬性: type 和 value. 以下是幾個例子:

{ type: "punc", value: "(" }           // 標點符號(punctuation): 括號(parens), 逗號(comma), 分號(semicolon) etc.
{ type: "num", value: 5 }              // 數字
{ type: "str", value: "Hello World!" } // 字串
{ type: "kw", value: "lambda" }        // 關鍵字(keywords)
{ type: "var", value: "a" }            // 變數名(identifiers)
{ type: "op", value: "!=" }            // 操作(operators)
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空白和註釋會被直接跳過,沒有token返回.

為了完成詞法分析器,我們需要對語法瞭解的很詳細.我們需要對peek()返回的當前字元進行處理,返回token,有以下幾點需要注意:

  • 跳過空格
  • 如果到達末尾,返回null
  • 如果遇見#,跳過註釋,即本行後面所有內容
  • 如果是引號,讀入字串
  • 如果是數字,讀入數字
  • 如果是一個單詞,按關鍵字或者變數處理
  • 如果是標點符號,返回標點符號的token
  • 如果是操作符,返回操作符的token
  • 如果不匹配上面任何一個,輸出錯誤input.croak()

下面是詞法分析的核心程式碼-讀取下一個:

function read_next() {
    read_while(is_whitespace);
    if (input.eof()) return null;
    var ch = input.peek();
    if (ch == "#") {
        skip_comment();
        return read_next();
    }
    if (ch == `"`) return read_string();
    if (is_digit(ch)) return read_number();
    if (is_id_start(ch)) return read_ident();
    if (is_punc(ch)) return {
        type  : "punc",
        value : input.next()
    };
    if (is_op_char(ch)) return {
        type  : "op",
        value : read_while(is_op_char)
    };
    input.croak("Can`t handle character: " + ch);
}
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這是一個分發函式,他會決定什麼時候呼叫next()來獲得下一個token.這裡面用到了很多工具函式,例如read_string(), read_number()等等.我們沒必要在這裡就把這些函式寫出來增加複雜度.

另一個需要注意的是,我們不會一下子就去拿到所有的輸入流,每次解析器只會讀取下一個token,這樣便於我們去定位錯誤(有時因為語法錯誤,解析器不用繼續解析).

read_ident()函式會盡可能多的讀取可以作為變數名稱的字元作為變數名.變數名必須以字母,λ或_開頭,可以包含字母,數字或者?!-<>=.因此foo-bar不會作為3個token讀入,而是作為一個變數.定義這個規則的原因是為了讓我定義is-pair這樣的變數.

當然,read_ident()函式也會去檢查讀入的名稱是不是一個關鍵字.如果是關鍵字將會返回kw token, 否則返回var token.

以下是TokenStream的所有程式碼:

function TokenStream(input) {
    var current = null;
    var keywords = " if then else lambda λ true false ";
    return {
        next  : next,
        peek  : peek,
        eof   : eof,
        croak : input.croak
    };
    function is_keyword(x) {
        return keywords.indexOf(" " + x + " ") >= 0;
    }
    function is_digit(ch) {
        return /[0-9]/i.test(ch);
    }
    function is_id_start(ch) {
        return /[a-zλ_]/i.test(ch);
    }
    function is_id(ch) {
        return is_id_start(ch) || "?!-<>=0123456789".indexOf(ch) >= 0;
    }
    function is_op_char(ch) {
        return "+-*/%=&|<>!".indexOf(ch) >= 0;
    }
    function is_punc(ch) {
        return ",;(){}[]".indexOf(ch) >= 0;
    }
    function is_whitespace(ch) {
        return " 	
".indexOf(ch) >= 0;
    }
    function read_while(predicate) {
        var str = "";
        while (!input.eof() && predicate(input.peek()))
            str += input.next();
        return str;
    }
    function read_number() {
        var has_dot = false;
        var number = read_while(function(ch){
            if (ch == ".") {
                if (has_dot) return false;
                has_dot = true;
                return true;
            }
            return is_digit(ch);
        });
        return { type: "num", value: parseFloat(number) };
    }
    function read_ident() {
        var id = read_while(is_id);
        return {
            type  : is_keyword(id) ? "kw" : "var",
            value : id
        };
    }
    function read_escaped(end) {
        var escaped = false, str = "";
        input.next();
        while (!input.eof()) {
            var ch = input.next();
            if (escaped) {
                str += ch;
                escaped = false;
            } else if (ch == "\") {
                escaped = true;
            } else if (ch == end) {
                break;
            } else {
                str += ch;
            }
        }
        return str;
    }
    function read_string() {
        return { type: "str", value: read_escaped(`"`) };
    }
    function skip_comment() {
        read_while(function(ch){ return ch != "
" });
        input.next();
    }
    function read_next() {
        read_while(is_whitespace);
        if (input.eof()) return null;
        var ch = input.peek();
        if (ch == "#") {
            skip_comment();
            return read_next();
        }
        if (ch == `"`) return read_string();
        if (is_digit(ch)) return read_number();
        if (is_id_start(ch)) return read_ident();
        if (is_punc(ch)) return {
            type  : "punc",
            value : input.next()
        };
        if (is_op_char(ch)) return {
            type  : "op",
            value : read_while(is_op_char)
        };
        input.croak("Can`t handle character: " + ch);
    }
    function peek() {
        return current || (current = read_next());
    }
    function next() {
        var tok = current;
        current = null;
        return tok || read_next();
    }
    function eof() {
        return peek() == null;
    }
}
複製程式碼
  • next()並不是每次都會呼叫read_next(),因為可能提前呼叫過read_next(),所以,在current存在的時候就直接返回current就可以了.
  • 我們只支援十進位制數字,不支援科學計數法,不支援16進位制,8進位制.如果我們需要這些的話,就在read_number()函式中新增處理方法就可以了
  • 與javascript不同的是,字串中不能包含引號本身和反斜槓,但是我們不會影響常用的轉義字元
     .

下面一節會介紹一下AST.

原文連結: lisperator.net/pltut/parse…

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