从零开始实现 Lua 解释器之语法分析2

警告⚠️:这将是一个又臭又长的系列教程,教程结束的时候,你将拥有一个除了性能差劲、扩展性差、标准库不完善之外,其他方面都和官方相差无几的 Lua 语言解释器。说白了,这个系列的教程实现的是一个玩具语言,仅供学习,无实用性。请谨慎 Follow,请谨慎 Follow,请谨慎 Follow。

这是本系列教程的第六篇,如果你没有看过之前的文章,请从头观看。

前言

语法分析算是 SLua 解释器中相对复杂的一个模块了,为了避免篇幅过长,我们将分成多篇来讲解,本文是第二部分。

上一节说到了 parseStatement 的实现,现在我们就来分析一下 SLua 中到底有几种类型的 Statement:

  • Do Statament,这个语句的作用是将一个 Block 封装成一个单独的语句。类似于 C 语言中将一段代码放在一对大括号中,主要用于控制局部变量的作用域。
  • While Statement
  • If Statement
  • Local Statement,局部变量声明语句。
  • Other Statement,全局变量声明及变量赋值语句,没错,SLua 中的全局变量声明语句和变量赋值语句的形式是一样的。

解析 Do Statement

Do Statement 的解析代码如下:

func (p *Parser) parseDoStatement() syntax.SyntaxTree {
    p.nextToken()
    assert(p.currentToken.Category == scanner.TokenDo, "not a do statement")
    block := p.parseBlock()
    if p.nextToken().Category != scanner.TokenEnd {
        panic(&Error{
            module: p.module,
            token:  p.currentToken,
            str:    "expect 'end' for 'do' statement",
        })
    }
    return &syntax.DoStatement{Block: block}
}

首先,我们使用 assert 函数来确保当前 Token 的类型为 TokenDo;然后调用 parseBlock 函数来解析 Do Statement 内部的 Block;紧接着,在解析完成后,我们检查下一个 Token 的类型是否为 TokenEnd,如果不是,则抛出错误。

怎么样,很简单吧。其他的语句的解析也跟这个类似,就像流水线一样,一步接一步,直到解析完成,将各部分的结果组装起来,得到我们需要的东西。

解析 While Statement

在解析之前,我们先来看一下之前在介绍抽象语法树时提到过的 WhileStatement 的定义:

type WhileStatement struct {
    Exp   SyntaxTree
    Block SyntaxTree
}

可以看到,While Statement 包含两部分,Exp 为用于判断循环是否继续的表达式,Block 则是循环体。解析代码如下:

func (p *Parser) parseWhileStatement() syntax.SyntaxTree {
    p.nextToken()
    assert(p.currentToken.Category == scanner.TokenWhile,
        "not a while statement")
    exp := p.parseExp()
    if p.nextToken().Category != scanner.TokenDo {
        panic(&Error{
            module: p.module,
            token:  p.currentToken,
            str:    "expect 'do' for 'while' statement",
        })
    }
    block := p.parseBlock()
    if p.nextToken().Category != scanner.TokenEnd {
        panic(&Error{
            module: p.module,
            token:  p.currentToken,
            str:    "expect 'end' for 'while' statement",
        })
    }
    return &syntax.WhileStatement {
        Exp:   exp,
        Block: block,
    }
}

首先,与解析 Do Statement 相同,首先我们通过调用 assert 保证当前 Token 的类型为 TokenWhile;然后调用 parseExp 解析紧接着 TokenWhile 后面的循环表达式;正常情况下,表达式后面会跟着 TokenDo,所以,如果不是的话,我们就需要报告语法错误然后退出程序;紧跟在 TokenDo 之后的是一个做为函数体的 Block,我们调用之前定义好的 parseBlock 函数来解析它;最后,我们需要判断紧跟在 Block 之后的是否为 TokenEnd,如果不是,则需要报告语法错误。

parseExp 函数的实现是整个语法分析最复杂的部分,我会在后面的文章中详细地讲解它,目前只需要知道它用于解析表达式就行了。

解析 If Statement

相比于上面介绍的 Do Statement 和 While Statement,If Statement 的结构较为复杂,它可以包含零到多个 Elseif 分支和零或一个 Else 分支,所以将整个解析过程放在一个函数中无疑会大大增加复杂度,所以我们将解析函数拆分成了多个函数。

我们在第四篇文章中介绍过 If Statement 的结构:

IfStatement AST

由上图可以看到,If Statement 包含三个部分:Exp、True Branch、False Branch,其中 True Branch 为表达式求值为真的时候执行的 Block,而 FalseBranch 可以是 Elseif Statement 或 Else Statement 或 nil。Elseif Statement 的构成与 If Statement 相同,Else Statement 则只包含一个 Block。

下面先来看一下 If Statement 的实现:

func (p *Parser) parseIfStatement() syntax.SyntaxTree {
    p.nextToken()
    assert(p.currentToken.Category == scanner.TokenIf, "not a if statement")
    exp := p.parseExp()
    if p.nextToken().Category != scanner.TokenThen {
        panic(&Error{
            module: p.module,
            token:  p.currentToken,
            str:    "expect 'then' for 'if' statement",
        })
    }
    trueBranch := p.parseBlock()
    falseBranch := p.parseFalseBranchStatement()
    return &syntax.IfStatement{
        Exp:         exp,
        TrueBranch:  trueBranch,
        FalseBranch: falseBranch,
    }
}

首先,自然是判断当前的 Token 类型是否为 TokenIf;然后调用 parseExp 解析紧随其后的表达式;然后判断下一个 Token 的类型是否为 TokenThen,如果不是,则报告语法错误;然后我们调用 parseBlock 来解析 True Branch,调用 parseFalseBranchStatement 解析 False Branch。

上面说过,False Branch 有三种情况,容易想到,parseFalseBranchStatement 方法会根据下一个 Token 的类型是 TokenElseif、TokenElse 还是 TokenEnd 来执行不同的动作,下面就来看一下具体的实现:

func (p *Parser) parseFalseBranchStatement() syntax.SyntaxTree {
    if p.lookAhead().Category == scanner.TokenElseif {
        return p.parseElseifStatement()
    } else if p.lookAhead().Category == scanner.TokenElse {
        return p.parseElseStatement()
    } else if p.lookAhead().Category == scanner.TokenEnd {
        p.nextToken()
    } else {
        panic(&Error{
            module: p.module,
            token:  p.lookAheadToken,
            str:    "expect 'end' for 'if' statement",
        })
    }
    return nil
}

parseFalseBranchStatement 方法的实现很容易懂,这里就不再详细解释了。因为 Elseif Statement 与 If Statement 的形式完全相同,所以解析它的方法的实现也基本相同,而 Else Statement 则只是简单地调用一个 parseBlock 方法就可以了,也不再细说,这两个方法的实现在下面:

func (p *Parser) parseElseifStatement() syntax.SyntaxTree {
    p.nextToken()
    assert(p.currentToken.Category == scanner.TokenElseif,
        "not a 'elseif' statement")
    exp := p.parseExp()
    if p.nextToken().Category != scanner.TokenThen {
        panic(&Error{
            module: p.module,
            token:  p.currentToken,
            str:    "expect 'then' for 'elseif' statement",
        })
    }
    trueBranch := p.parseBlock()
    falseBranch := p.parseFalseBranchStatement()
    return &syntax.ElseifStatement{
        Exp:         exp,
        TrueBranch:  trueBranch,
        FalseBranch: falseBranch,
    }
}

func (p *Parser) parseElseStatement() syntax.SyntaxTree {
    p.nextToken()
    assert(p.currentToken.Category == scanner.TokenElse,
        "not a 'else' statement")
    block := p.parseBlock()
    if p.nextToken().Category != scanner.TokenEnd {
        panic(&Error{
            module: p.module,
            token:  p.currentToken,
            str:    "expect 'end' for 'else' statement",
        })
    }
    return &syntax.ElseStatement{Block: block}
}

本节就先说到这里,在下一节中,我们将继续讲解解析 Local Statement 和 Other Statement 的方法实现。

获取源代码


代码已托管到 GitHub 上:SLua,每一个阶段的代码我都会创建一个 release,你可以直接下载作为参照。虽然提供了源代码,但并不建议直接复制粘贴,因为这样学到的知识会很容易忘记。

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