自制腳本語言(1)--詞法分析器

自制腳本語言(1)--詞法分析器

目的:為了實現一個簡單的解釋器并在其基礎上進行修改優化使其成為一個初級的編譯器.

基于千葉滋老師的stone語言進行編寫,使用Java作為寫作的語言,最終完成版可以運行于JVM平臺之上.

既然是自制語言,首先簡單介紹一下語言處理器內部的流程

  1. 源代碼輸入,編譯器對其進行詞法分析;
  2. 詞法分析的結果是對語句進行了分割,產生了一系列的Token,即簡短的字符串排列;
  3. 接下來進行語法分析,生成抽象語法樹,到這一步接下來就有兩種走向;
  4. 若進行代碼生成為其他語言程序,則為編譯器;
  5. 若直接對抽象語法樹進行運算,則為解釋器;本文介紹的即是基于解釋執行,但到目前還是看不出來的.

詞法分析器對源代碼進行了分割,得到如下代碼中的Token對象:

Token.java
package stone;
public abstract class Token{
public static final Token EOF = new Token(-1) {}; //end of file
public static final String EOL = "\n"; //end of line
private int lineNumber;
protected Token(int line) {
lineNumber = line;
}

public int getLineNumber() {return lineNumber;}
public boolean isIdentifier() {return false;}
public boolean isNumber() {return false;}
public boolean isString() {return false;}
public int getNumber() {throw new StoneException("not number token"); }
public String getText() {return "";}

}

StoneException簡單的繼承了RuntimeException,相信有Java基礎的童鞋都可以看懂.

StoneException.java

package stone;
import stone.ast.ASTree;
public class StoneException extends RuntimeException {
public StoneException(String m) { super(m); }
public StoneException(String m, ASTree t) {
super(m + " " + t.location());
}
}

詞法分析器主體Lexer.java借助了Java語言中的regex(正則表達式類包),關于正則表達式可以參考有關內容,本文就不再贅述.

對了,正則表達式是很強大的存在,借助其可以完成很多有趣的事情,也可以稱其為瑞士軍刀了吧.

Lexer.java

package stone;
import java.io.IOException;
import java.io.LineNumberReader;
import java.io.Reader;
import java.util.ArrayList;
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;
public class Lexer {
public static String regexPat
= "\s((//.)|([0-9]+)|("(\\"|\\\\|\\n|[^"])")"+ "|[A-Z_a-z][A-Z_a-z0-9]|==|<=|>=|&&|\|\||\p{Punct})?";
private Pattern pattern = Pattern.compile(regexPat);
private ArrayList<Token> queue = new ArrayList<Token>();
private boolean hasMore;
private LineNumberReader reader;
public Lexer(Reader r) {
hasMore = true;
reader = new LineNumberReader(r);
}
public Token read() throws ParseException {
if (fillQueue(0))
return queue.remove(0);
else
return Token.EOF;
}
public Token peek(int i) throws ParseException {
if (fillQueue(i))
return queue.get(i);
else
return Token.EOF;
}
private boolean fillQueue(int i) throws ParseException {
while (i >= queue.size())
if (hasMore)
readLine();
else
return false;
return true;
}

protected void readLine() throws ParseException {
    String line;
    try {
        line = reader.readLine();
    } catch (IOException e) {
        throw new ParseException(e);
    }
    if (line == null) {
        hasMore = false;
        return;
    }
    int lineNo = reader.getLineNumber();
    Matcher matcher = pattern.matcher(line);
    matcher.useTransparentBounds(true).useAnchoringBounds(false);
    int pos = 0;
    int endPos = line.length();
    while (pos < endPos) {
        matcher.region(pos, endPos);
        if (matcher.lookingAt()) {
            addToken(lineNo, matcher);
            pos = matcher.end();
        }
        else
            throw new ParseException("bad token at line " + lineNo);
    }
    queue.add(new IdToken(lineNo, Token.EOL));
}
protected void addToken(int lineNo, Matcher matcher) {
    String m = matcher.group(1);
    if (m != null) // if not a space
        if (matcher.group(2) == null) { // if not a comment
            Token token;
            if (matcher.group(3) != null)
                token = new NumToken(lineNo, Integer.parseInt(m));
            else if (matcher.group(4) != null)
                token = new StrToken(lineNo, toStringLiteral(m));
            else
                token = new IdToken(lineNo, m);
            queue.add(token);
        }
}

protected String toStringLiteral(String s) {
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    int len = s.length() - 1;
    for (int i = 1; i < len; i++) {
        char c = s.charAt(i);
        if (c == '\\' && i + 1 < len) {
            int c2 = s.charAt(i + 1);
            if (c2 == '"' || c2 == '\\')
                c = s.charAt(++i);
            else if (c2 == 'n') {
                ++i;
                c = '\n';
            }
        }
        sb.append(c);
    }
    return sb.toString();
}
protected static class NumToken extends Token {
    private int value;
    protected NumToken(int line, int v) {
        super(line);
        value = v;
    }

    public boolean isNumber() { return true; }
    public String getText() { return Integer.toString(value); }
    public int getNumber() { return value; }
}
protected static class IdToken extends Token {
    private String text; 
    protected IdToken(int line, String id) {
        super(line);
        text = id;
    }
    public boolean isIdentifier() { return true; }
    public String getText() { return text; }
}
protected static class StrToken extends Token {
    private String literal;
    StrToken(int line, String str) {
        super(line);
        literal = str;
    }
    public boolean isString() { return true; }
    public String getText() { return literal; }
}

}

異常類ParseException.java的實現,繼承Exception

package stone;
import java.io.IOException;
public class ParseException extends Exception {
public ParseException(Token t) {
this("", t);
}
public ParseException(String msg, Token t) {
super("syntax error around" + location(t) + "." + msg);
}
private static String location(Token t) {
if(t == Token.EOF)
return "the last line";
else {
return """ + t.getText() + "" at line" + t.getLineNumber();
}
}
public ParseException(IOException e) {
super(e);
}
public ParseException(String msg) {
super(msg);
}
}

到這里,詞法分析器基本完成,接下來進行測試,測試的方法是借助CodeDialog將輸入的代碼進行分割,并將分割后的Token以">+Token"的格式在console中打印出

LexerRunner.java

package stone;
import stone.*;
public class LexerRunner {
public static void main(String[] args) throws ParseException {
Lexer l = new Lexer(new CodeDialog());
for( Token t; (t = l.read()) != Token.EOF;)
System.out.println("=> " + t.getText());
}
}

CodeDialog.java作用如上所述

package stone;
import java.io.FileReader;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.io.Reader;
import javax.swing.JFileChooser;
import javax.swing.JOptionPane;
import javax.swing.JScrollPane;
import javax.swing.JTextArea;
public class CodeDialog extends Reader {
private String buffer = null;
private int pos = 0;
public int read(char[] cbuf, int off, int len) throws IOException {
if (buffer == null) {
String in = showDialog();
if (in == null)
return -1;
else {
print(in);
buffer = in + "\n";
pos = 0;
}
}
int size = 0;
int length = buffer.length();
while (pos < length && size < len)
cbuf[off + size++] = buffer.charAt(pos++);
if (pos == length)
buffer = null;
return size;
}
protected void print(String s) { System.out.println(s); }
public void close() throws IOException {}
protected String showDialog() {
JTextArea area = new JTextArea(20, 40);
JScrollPane pane = new JScrollPane(area);
int result = JOptionPane.showOptionDialog(null, pane, "Input",
JOptionPane.OK_CANCEL_OPTION,
JOptionPane.PLAIN_MESSAGE,
null, null, null);
if (result == JOptionPane.OK_OPTION)
return area.getText();
else
return null;
}
public static Reader file() throws FileNotFoundException {
JFileChooser chooser = new JFileChooser();
if (chooser.showOpenDialog(null) == JFileChooser.APPROVE_OPTION)
return new BufferedReader(new FileReader(chooser.getSelectedFile()));
else
throw new FileNotFoundException("no file specified");
}
}

輸入效果.png
分割結果.png

本文代碼讀者可以拷貝之后按文件名組織為Java工程在任一IDE如Eclipse中執行查看效果,今天就到這里,下次再見~

3.12

最后編輯于
?著作權歸作者所有,轉載或內容合作請聯系作者
平臺聲明:文章內容(如有圖片或視頻亦包括在內)由作者上傳并發布,文章內容僅代表作者本人觀點,簡書系信息發布平臺,僅提供信息存儲服務。
  • 序言:七十年代末,一起剝皮案震驚了整個濱河市,隨后出現的幾起案子,更是在濱河造成了極大的恐慌,老刑警劉巖,帶你破解...
    沈念sama閱讀 230,527評論 6 544
  • 序言:濱河連續發生了三起死亡事件,死亡現場離奇詭異,居然都是意外死亡,警方通過查閱死者的電腦和手機,發現死者居然都...
    沈念sama閱讀 99,687評論 3 429
  • 文/潘曉璐 我一進店門,熙熙樓的掌柜王于貴愁眉苦臉地迎上來,“玉大人,你說我怎么就攤上這事。” “怎么了?”我有些...
    開封第一講書人閱讀 178,640評論 0 383
  • 文/不壞的土叔 我叫張陵,是天一觀的道長。 經常有香客問我,道長,這世上最難降的妖魔是什么? 我笑而不...
    開封第一講書人閱讀 63,957評論 1 318
  • 正文 為了忘掉前任,我火速辦了婚禮,結果婚禮上,老公的妹妹穿的比我還像新娘。我一直安慰自己,他們只是感情好,可當我...
    茶點故事閱讀 72,682評論 6 413
  • 文/花漫 我一把揭開白布。 她就那樣靜靜地躺著,像睡著了一般。 火紅的嫁衣襯著肌膚如雪。 梳的紋絲不亂的頭發上,一...
    開封第一講書人閱讀 56,011評論 1 329
  • 那天,我揣著相機與錄音,去河邊找鬼。 笑死,一個胖子當著我的面吹牛,可吹牛的內容都是我干的。 我是一名探鬼主播,決...
    沈念sama閱讀 44,009評論 3 449
  • 文/蒼蘭香墨 我猛地睜開眼,長吁一口氣:“原來是場噩夢啊……” “哼!你這毒婦竟也來了?” 一聲冷哼從身側響起,我...
    開封第一講書人閱讀 43,183評論 0 290
  • 序言:老撾萬榮一對情侶失蹤,失蹤者是張志新(化名)和其女友劉穎,沒想到半個月后,有當地人在樹林里發現了一具尸體,經...
    沈念sama閱讀 49,714評論 1 336
  • 正文 獨居荒郊野嶺守林人離奇死亡,尸身上長有42處帶血的膿包…… 初始之章·張勛 以下內容為張勛視角 年9月15日...
    茶點故事閱讀 41,435評論 3 359
  • 正文 我和宋清朗相戀三年,在試婚紗的時候發現自己被綠了。 大學時的朋友給我發了我未婚夫和他白月光在一起吃飯的照片。...
    茶點故事閱讀 43,665評論 1 374
  • 序言:一個原本活蹦亂跳的男人離奇死亡,死狀恐怖,靈堂內的尸體忽然破棺而出,到底是詐尸還是另有隱情,我是刑警寧澤,帶...
    沈念sama閱讀 39,148評論 5 365
  • 正文 年R本政府宣布,位于F島的核電站,受9級特大地震影響,放射性物質發生泄漏。R本人自食惡果不足惜,卻給世界環境...
    茶點故事閱讀 44,838評論 3 350
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望。 院中可真熱鬧,春花似錦、人聲如沸。這莊子的主人今日做“春日...
    開封第一講書人閱讀 35,251評論 0 28
  • 文/蒼蘭香墨 我抬頭看了看天上的太陽。三九已至,卻和暖如春,著一層夾襖步出監牢的瞬間,已是汗流浹背。 一陣腳步聲響...
    開封第一講書人閱讀 36,588評論 1 295
  • 我被黑心中介騙來泰國打工, 沒想到剛下飛機就差點兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道東北人。 一個月前我還...
    沈念sama閱讀 52,379評論 3 400
  • 正文 我出身青樓,卻偏偏與公主長得像,于是被迫代替她去往敵國和親。 傳聞我的和親對象是個殘疾皇子,可洞房花燭夜當晚...
    茶點故事閱讀 48,627評論 2 380

推薦閱讀更多精彩內容

  • Spring Cloud為開發人員提供了快速構建分布式系統中一些常見模式的工具(例如配置管理,服務發現,斷路器,智...
    卡卡羅2017閱讀 134,829評論 18 139
  • 1. Java基礎部分 基礎部分的順序:基本語法,類相關的語法,內部類的語法,繼承相關的語法,異常的語法,線程的語...
    子非魚_t_閱讀 31,737評論 18 399
  • 背景 一年多以前我在知乎上答了有關LeetCode的問題, 分享了一些自己做題目的經驗。 張土汪:刷leetcod...
    土汪閱讀 12,765評論 0 33
  • 一. Java基礎部分.................................................
    wy_sure閱讀 3,830評論 0 11
  • 寫在前面的話 四季更迭,很快就過了一年之中很重要的雙節,假期悠長,到處都是擁擠的人群,害怕這吵鬧的聲音,安靜的呆...
    llisao閱讀 464評論 0 0