C++ 编写一个解释器
0 前言
一直想知道如何编写一门脚本语言,现在终于有机会实现了。非常感谢 Thorsten Ball 的大作:Writing An Interpreter In Go 帮助我实现了这个想法!
Go 是一门非常不错的语言,但是为了锻炼一下自己,使用 C++ 实现了书中的想法,项目地址:https://github.com/ivanallen/autumn。
可能你比较好奇为啥这个项目叫 Autumn,因为刚好这个项目是在国庆节开始的,正好是秋天,就以当时的季节命名了。
C++ 是一门非常灵活的语言,正好趁这个小项目,我可以天马行空的实现我的各种想法,应用到工程里。
1 特性
- 基于 C++ 17 语法实现。如果可能的话,我希望我能用上 C++ 20. 仅管目前用到的新特性不是很多,但我希望有些地方,能使用新特性来实现。或许你对新特性更加熟悉。
- 平台:当然是 Linux 和 Mac 都支持啦!(为什么不支持 Windows ? 求大神提 PR 改造!)
- 完善的注释。抱歉,我撒谎了,后面我一定会补上!
- 完善的 Debug 能力。是的,编写 Pratt Parsing 算法是个挑战,理解它如何工作也是一个挑战。你不可能通过 gdb 一行一行去调试。Autumn 项目希望能在 Debug 能力上帮助你理解 Pratt Parsing. 下面是一张截图。
- 高阶函数的支持
- 闭包支持
是的,你还可以做的更多!
2 快速开发
- 第一步当然是 fork & clone 这个项目到你的 Mac 或者 Linux 系统的主机上。
- GCC8 安装
因为这个项目用到了一些 C++17 的特性,所以你得安装支持 C++17 的编译器,这里直接升级到 GCC8 就行了。
# CentOS
$ yum install readline-devel.x86_64
$ yum install -y devtoolset-8-toolchain
$ scl enable devtoolset-8 bash# Ubuntu
$ sudo add-apt-repository -y ppa:ubuntu-toolchain-r/test
$ sudo apt-get update -qq
$ sudo apt-get install -qq g++-8
$ apt-get install lib64readline-dev
$ export CXX="g++-8"
$ export CC="gcc-8"
- 编译
$ make
- 进入解释器
$ ./autumn eval
然后你就可以在控制台编写一些命令或函数啦!
3 一些酷炫的例子
3.1 map
let map = fn(arr, f) {let iter = fn(arr, accumulated) {if (len(arr) == 0) {accumulated} else {iter(rest(arr), push(accumulated, f(first(arr))));}};iter(arr, []);
};// 压缩成一行的
let map = fn(arr, f) { let iter = fn(arr, accumulated) { if (len(arr) == 0) { accumulated } else { iter(rest(arr), push(accumulated, f(first(arr)))); }}; iter(arr, []);};
- 数组元素 double
let a = [1,2,3,4]
let double = fn(x) { x * 2 };
map(a, double)
3.2 filter
let filter = fn(arr, f) {let iter = fn(arr, accumulated) {if (len(arr) == 0) {accumulated} else {let e = if (f(first(arr))) {push(accumulated, first(arr));} else {accumulated}iter(rest(arr), e);}};iter(arr, []);
};// 压缩成一行的
let filter = fn(arr, f) { let iter = fn(arr, accumulated) { if (len(arr) == 0) { accumulated } else { let e = if (f(first(arr))) { push(accumulated, first(arr)); } else { accumulated } iter(rest(arr), e); }}; iter(arr, []);};
- 找到小于 4 的元素
let a = [1,5,3,6,3,8]
let lessThanFour = fn(x) { x < 4 }
filter(a, lessThanFour)
- 快速排序
let quickSort = fn(arr) {if (len(arr) == 0) {return arr;} else {let head = first(arr);let smaller = filter(rest(arr), fn(x) { x <= head });let bigger = filter(rest(arr), fn(x) { x > head });return quickSort(smaller) + [head] + quickSort(bigger);}
}// 一行版本
let quickSort = fn(arr) {if (len(arr) == 0) {return arr;} else {let head = first(arr);let smaller = filter(rest(arr), fn(x) { x <= head });let bigger = filter(rest(arr), fn(x) { x > head });return quickSort(smaller) + [head] + quickSort(bigger);}}
4 尚未被支持的
- if … else if 结构(目前只支持了 if … else)
- 更多的内建函数 (目前实现了 len 函数等)
- 能像 Python 那样从文件读取代码执行
- ……
5 Q&A
- Q: 为什么不支持循环呢?
- A: autumn 被定位成函数式编程语言,所以不支持循环,不支持变量。
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