自制脚本语言(1)--词法分析器

自制脚本语言(1)--词法分析器

目的:为了实现一个简单的解释器并在其基础上进行修改优化使其成为一个初级的编译器.

基于千叶滋老师的stone语言进行编写,使用Java作为写作的语言,最终完成版可以运行于JVM平台之上.

既然是自制语言,首先简单介绍一下语言处理器内部的流程

  1. 源代码输入,编译器对其进行词法分析;
  2. 词法分析的结果是对语句进行了分割,产生了一系列的Token,即简短的字符串排列;
  3. 接下来进行语法分析,生成抽象语法树,到这一步接下来就有两种走向;
  4. 若进行代码生成为其他语言程序,则为编译器;
  5. 若直接对抽象语法树进行运算,则为解释器;本文介绍的即是基于解释执行,但到目前还是看不出来的.

词法分析器对源代码进行了分割,得到如下代码中的Token对象:

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简单的继承了RuntimeException,相信有Java基础的童鞋都可以看懂.

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());
}
}

词法分析器主体Lexer.java借助了Java语言中的regex(正则表达式类包),关于正则表达式可以参考有关内容,本文就不再赘述.

对了,正则表达式是很强大的存在,借助其可以完成很多有趣的事情,也可以称其为瑞士军刀了吧.

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; }
}

}

异常类ParseException.java的实现,继承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);
}
}

到这里,词法分析器基本完成,接下来进行测试,测试的方法是借助CodeDialog将输入的代码进行分割,并将分割后的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");
}
}

输入效果.png
分割结果.png

本文代码读者可以拷贝之后按文件名组织为Java工程在任一IDE如Eclipse中执行查看效果,今天就到这里,下次再见~

3.12

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 212,332评论 6 493
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 90,508评论 3 385
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 157,812评论 0 348
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 56,607评论 1 284
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 65,728评论 6 386
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 49,919评论 1 290
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,071评论 3 410
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 37,802评论 0 268
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,256评论 1 303
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,576评论 2 327
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,712评论 1 341
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,389评论 4 332
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,032评论 3 316
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,798评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,026评论 1 266
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,473评论 2 360
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,606评论 2 350

推荐阅读更多精彩内容

  • Spring Cloud为开发人员提供了快速构建分布式系统中一些常见模式的工具(例如配置管理,服务发现,断路器,智...
    卡卡罗2017阅读 134,637评论 18 139
  • 1. Java基础部分 基础部分的顺序:基本语法,类相关的语法,内部类的语法,继承相关的语法,异常的语法,线程的语...
    子非鱼_t_阅读 31,599评论 18 399
  • 背景 一年多以前我在知乎上答了有关LeetCode的问题, 分享了一些自己做题目的经验。 张土汪:刷leetcod...
    土汪阅读 12,740评论 0 33
  • 一. Java基础部分.................................................
    wy_sure阅读 3,805评论 0 11
  • 写在前面的话 四季更迭,很快就过了一年之中很重要的双节,假期悠长,到处都是拥挤的人群,害怕这吵闹的声音,安静的呆...
    llisao阅读 447评论 0 0