用c语言手搓一个500+行的类c语言解释器: 给编程初学者的编译器教程(1)- 目标和前言-阿里云开发者社区

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用c语言手搓一个500+行的类c语言解释器: 给编程初学者的编译器教程(1)- 目标和前言

简介: 这一系列教程希望面向初学者,使用c语言手工实现一个简单的解释器来玩,不需要您掌握除了c语言以外的其他前置知识,也不需要您学习过编译原理的相关知识(当然如果能对简单的数据结构有所了解的话会更好,比如树、栈等)。 > 写一个能执行代码的解释器不仅是一件很有(zhuang)趣(bi)的事情,大概也可以作为刚学习完c语言的一个练手的小项目啦 不同于大部分常见的其他只支持四则运算的所谓”手工解释器“教程,我们希望在代码结构尽量清晰的600行代码中,手工(不借助lex/yacc等工具)完成一个脚本语言“try”,实现以下功能:

用c语言手搓一个500+行的类c语言解释器: 给编程初学者的编译器教程(1)- 目标和前言

项目github地址及源码:
https://github.com/yunwei37/tryC

一个小目标

这一系列教程希望面向初学者,使用c语言手工实现一个简单的解释器来玩,不需要您掌握除了c语言以外的其他前置知识,也不需要您学习过编译原理的相关知识(当然如果能对简单的数据结构有所了解的话会更好,比如树、栈等)。

写一个能执行代码的解释器不仅是一件很有(zhuang)趣(bi)的事情,大概也可以作为刚学习完c语言的一个练手的小项目啦

不同于大部分常见的其他只支持四则运算的所谓”手工解释器“教程,我们希望在代码结构尽量清晰的600行代码中,手工(不借助lex/yacc等工具)完成一个脚本语言“try”,实现以下功能:

  • 选择和循环的流程控制语句
  • 支持的数据类型:双精度浮点数、字符型、字符串、浮点数数组
  • 支持函数和变量的定义、函数的递归调用、嵌套作用域

(如果看不懂下面这段也没关系,可以略过啦)

这个小玩意采用递归下降法进行语法分析,同时不显式构建语法树,不生成中间代码或目标代码,在语法分析的同时进行解释执行;

解释器可运行的代码示例

递归计算文波那契数列 1 - 15,将结果存入数组中,并打印:

# Fibonacci sequence
func fun{ 
    if(x <= 2){  
        return(1);  
    }
    y = 0;
    x = x - 1;
    y = fun(x);
    x = x - 1;
    return(y + fun(x));
};

# save the Fibonacci sequence of 1 to 15 in an array 
array arr(15);    
x = 1;
while( x <= 15 ){
    arr[x - 1] = fun(x);
    x = x + 1;
}

puts("Fibonacci sequence:");
# print the Fibonacci sequence of 1 to 15
i = 0;
while(i < 15){            
    print(arr[i]);
    i=i+1;
}

(起名困难x)这个小玩意我们就随便叫它tryC吧,当做是一个小的尝试。

本人水平有限,如有疏漏之处,还请多多指教。

部分语言规则:

  • 注释在一行内,以‘#’开头;
  • 语句以‘;’结尾
  • 赋值语句类型:

    x = 123.4;
    x = 'c';
    x = "hello world!";
  • 循环语句:

    while( bool ){
        statements
    }
  • 选择语句:

    if( bool ){
        statements
    }
    
    if( bool ){
        statements
    }else{
        statements
    }
  • 定义函数:函数参数在定义中不出现,在调用中获取;返回值为double

    func function_name{
        ...
        return(expression);
    }
    
  • 定义数组:

    array array_name(array_length);        
    
  • 输入输出:

    puts(string);
    print(num);
    read(num);

写在前面

关于写这玩意的缘由(写的很乱可以不看系列)

之前大一学c语言的时候,老师要求实现一个四则运算的计算器,于是我想...要是能给计算器加上函数和变量的定义就好啦...那大概能算一个简单的解释器?我应该怎样去实现它呢?就去查了不少资料七拼八凑加上自己脑补搓了一个出来...虽然能跑起来但是代码混乱不堪一塌糊涂,不过也挺好玩的。

这里的部分是过了一年之后大二学编译原理的时候,把当时的代码用相对比较规范完善的方式重写了一遍,也因此希望把它整理成一个简单的教程,让c语言的初学者也可以愉快地搓一个解释器玩;或者让学过编译原理的同学,能够把理论和实践联系起来,(不要像我一样被一大堆的理论迷惑住或吓跑),对于如何构造一个解释器有个直观感性的认识,并且发现它并不像想象的那么困难。

需要了解的前置知识

  • c语言的指针、函数指针、结构体等
  • 递归的思想

心理准备

  • 写一个600行的解释器虽然不算什么大工程,但相关的原理还是稍微有些复杂的,可能需要多花一些时间理解程序的运行过程;
  • 代码可能难以调试,尤其在没有生成中间代码的情况下;

参考资料

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