实现一门编程语言及其编译器的基本步骤如下:
1. 确定语言的特性和语法
决定语言支持的特性,如变量、函数、对象等,以及具体的语法,如用什么符号表示注释、赋值等。这些构成语言的规范。
2. 词法分析
将字符流解析成标记(token),如关键字、运算符、标识符等。可以使用正则表达式进行词法分析。
py
# 简单的词法分析器
import re
rules = [
('KEYWORD', r'if|else|for|while|break|continue'),
('IDENTIFIER', r'[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*'),
('NUMBER', r'd+'),
('ASSIGN', r'='),
('PLUS', r'+'),
('MINUS', r'-'),
('TIMES', r'*'),
('DIV', r'/'),
('LPAREN', r'('),
('RPAREN', r')'),
]
def lex(string):
pos = 0
tokens = []
while pos < len(string):
match = None
for name, regex in rules:
pattern = re.compile(regex)
match = pattern.match(string[pos:])
if match:
tokens.append((name, match.group(0)))
pos += len(match.group(0))
break
if not match:
raise RuntimeError('Invalid character at position: %d' % pos)
return tokens
3. 语法分析
将标记序列解析为语法树或AST(Abstract Syntax Tree)。可使用上下文无关文法和递归下降分析进行语法分析。
py
grammar = [
('program', ['statement_list']),
('statement_list', ['statement', 'statement_list statement']),
('statement', ['if_stmt', 'while_stmt']),
# ...
]
def parse(tokens):
program = ['program']
pos = 0
while pos < len(tokens):
match = None
for name, rules in grammar:
for rule in rules:
match = parse_rule(name, rule, tokens, pos)
if match:
pos = match[1]
program.append(match[0])
break
if not match:
raise SyntaxError(f'Invalid syntax at {pos}')
return program
def parse_rule(name, rules, tokens, pos):
if isinstance(rules, str):
if tokens[pos][0] == rules:
return (name, pos + 1)
elif isinstance(rules, list):
result = []
for rule in rules:
match = parse_rule(rule[0], rule[1], tokens, pos)
if match:
result.append(match[0])
pos = match[1]
return (name, pos, result)
4. 语义分析和中间代码生成
检查语法树的语义,并生成中间表示用于代码优化和目标代码生成。
5. 目标代码生成
将中间表示编译成目标机器的字节码或机器语言。
这是实现编程语言的一个简单流程,但实际工作量非常大。要开发一个成熟的语言和编译器需要投入大量时间和精力。
页面更新:2024-05-30
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