自制Monkey语言编译器:解释执行return语句和错误处理控制
自制Monkey语言编译器:解释执行return语句和错误处理控制
在高级编程语言中，大多含有一个指令叫return,也就是程序的执行指令流遇到该语句后不再往下执行，而是返回上一层，如果return后面附带数据的话，程序会把数据夹带到调用栈上一层的代码执行路径。本节我们就给Monkey语言编译器增加解释执行return语句的功能，完成本节代码后，编译器能解释执行如下代码：
代码中存在两个if 间套，内层if执行return语句附带返回整数10，外层if 最后执行return语句附带放回数值1，根据代码逻辑，最后一条语句也就是return 1;不会被编译器所执行，编译器会把内层if里面的return语句执行后，把整形10返回给最外层，完成本节代码后，编译器对上面代码解释执行的结果如下：
从运行结果看，编译器解释执行了一系列if条件判断语句后，将内层if语句块包含的return语句执行了，并没有执行外层if语句块包含的return语句，所以在控制台输出上显示出编译器将数值10返回给最外层。接下来我们看看代码的实现。
我们现在代码中添加return 返回值对应的符号对象：
//change 1
class ReturnValues extends BaseObject {
constructor(props) {
super(props)
this.valueObject = props.value
}
type () {
return this.RETURN_VALUE_OBJECT
}
inspect() {
this.msg = "return with : " + this.valueObject.inspect()
return this.msg
}
}上面实现的符号对象，主要功能就是把return后面的数值或变量包裹在类ReturnValues中。接着我们在解释执行的主函数中添加对return语句的专门处理分支：
class MonkeyEvaluator {
eval (node) {
var props = {}
switch (node.type) {
...
//change 2
case "ReturnStatement":
var props = {}
props.value = this.eval(node.expression)
// change 12
if (this.isError(props.value)) {
return props.value
}
var obj = new ReturnValues(props)
console.log(obj.inspect())
return obj
...
}
...
}当语法解析器解析到return语句时，会构造一个类型为”RetturnStatement”的语法树节点，我们在解释执行函数中，如果发现该节点被传入，那么就进入对应执行分支。在return语句后面很可能是一个复杂的运算表达式，所以代码先递归调用eval解释执行return后面的语句以便获得要返回的数据对象，接着把该数据对象封装在前面设计的ReturnValues符号对象里。
在上一节，我们增加了一个函数evalStatements用来解释执行if语句块，其内容如下：
evalStatements(node) {
var result = null
for (var i = 0; i < node.statements.length; i++) {
result = this.eval(node.statements[i])
if (result.type() == result.RETURN_VALUE_OBJECT
|| result.type() == result.ERROR_OBJ) {
// change 3
return result
}
}
return result
}使用上面的函数去解释本文最开始给出的if间套语句会有问题，因为上面代码的执行方式是把if语句块里面的每条代码都解释执行一遍，然后把最后一条语句解释执行的结果返回给上一层，这样的话编译器在解释执行开头给出的代码时，它会解释执行最外层if语句块最后一条语句后才停止，于是使用上面代码解释执行if语句块就会造成错误，因为根据逻辑，语句“return 1;”是不应该被执行的。我们要修改代码处理这个问题，在MonkeyCompilerIDE.js中修改代码如下：
onLexingClick () {
this.lexer = new MonkeyLexer(this.inputInstance.getContent())
this.parser = new MonkeyCompilerParser(this.lexer)
this.parser.parseProgram()
this.program = this.parser.program
/*
for (var i = 0; i < this.program.statements.length; i++) {
console.log(this.program.statements[i].getLiteral())
this.evaluator.eval(this.program.statements[i])
}
*/
// change 4
this.evaluator.eval(this.program)
}我们把语法解析后形成的语法树根节点，也就是Program对象直接传入解释器的eval函数，在MonkeyCompilerParser.js中也做一些相应修改：
class Program {
constructor () {
this.statements = []
// change 3
this.type = "program"
}
getLiteral() {
if (this.statements.length > 0) {
return this.statements[0].tokenLiteral()
} else {
return ""
}
}
}回到MonkeyEvaluator.js中，我们在eval函数中添加对应处理代码：
eval (node) {
var props = {}
switch (node.type) {
//change 5
case "program":
return this.evalProgram(node)
...
}
...
}
....
//change 5
// change 3 in MonkeyCompilerParser.js
// change 4 in MonkeyCompilerIDE.js
evalProgram (program) {
var result = null
for (var i = 0; i < program.statements.length; i++) {
result = this.eval(program.statements[i])
if (result.type() == result.RETURN_VALUE_OBJECT) {
return result.valueObject
}
if (result.type() == result.NULL_OBJ) {
return result
}
// change 10
if (result.type = result.ERROR_OBJ) {
console.log(result.msg)
return result
}
}
return result
}evalProgram的逻辑跟evalStatement的逻辑其实是一样的，就是把语法树节当前点中的所有子节点进行解释执行，这么修改之后，我们就能处理前面说的if语句间套中包含return指令的问题，至于其中的详细原理，点击如下链接，查看视频讲解和代码调试演示：更详细的讲解和代码调试演示过程，请点击‘阅读原文’。
完成上面代码之后，编译器就能正确的解释执行return语句了，更详细的讲解和代码调试演示，请参看上头给出的视频链接。接下来我们要为编译器添加错误处理信息。所谓错误处理是指用户在编程时，使用了错误的数理逻辑，例如下面这样：
上述代码把一个整形和一个布尔型数据相加，这在逻辑上走不通，因此在编译器看来是一种逻辑错误，当出现这种错误是，编译器就得报错，并停止继续往下执行代码。编译器报错情况如下：
接下来我们就为此添加错误处理功能，在MonkeyEvaluator.js中添加如下代码：
// change 6
newError(msg) {
var props = {}
props.errMsg = msg
return new Error(props)
}msg表示的是错误消息字符串，上面函数把它封装到一个名为Error的符号对象里，我们看看其定义实现：
class Error extends BaseObject {
constructor(props) {
super(props)
this.msg = props.errMsg
}
type () {
return this.ERROR_OBJ
}
inspect () {
return this.msg
}
}错误符号对象原理很简单，它就是封装了一条错误信息字符串msg以便给编译器在合适的时候显示出来。接着我们在合适的地方检测类型匹配错误，首先是在解释执行中序表达式时，添加代码如下：
evalInfixExpression(operator, left, right) {
//change 7
if (left.type() != right.type()) {
return this.newError("type mismatch: " +
left.type() + " and " + right.type())
}
...
//change 8
return this.newError("unknown operator: "+ operator)
}前面例子中出错的语句”5+true”就是中序表达式，该函数在解释执行表达式前，先检测运算符两边的数据类型是否一致，如果不一致的话，调用newError函数构造一个Error对象后直接返回，不再继续往下执行。或者在中序表达式中，编译器遇到了识别不了的运算符，那么它也会构造一个错误对象返回。
如果代码在对两个整形数据进行运算时，使用了编译器无法识别的运算符，那么编译器也会构造一个错误对象返回：
evalIntegerInfixExpression(operator, left, right) {
....
switch (operator) {
....
default:
// change 9
return this.newError("unknown operator for Integer")
}
....
}在取负操作时，如果减号后面跟着的不是整形，那么编译器也报错，例如”-true”，这种代码是错误的，因此修改如下：
evalMinusPrefixOperatorExpression(right) {
if (right.type() !== right.INTEGER_OBJ) {
// change 8
return new this.newError("unknown operaotr:- ", right.type())
}
....
}在evalProgram函数中，它会把所有子节点就像解释执行，但如果在执行中间遇到错误时，那么就必须终止执行流程，于是在该函数中也要进行相应修改：
evalProgram (program) {
var result = null
for (var i = 0; i < program.statements.length; i++) {
...
// change 10
if (result.type = result.ERROR_OBJ) {
console.log(result.msg)
return result
}
}我们添加一个函数用于判断，eval函数在解释执行对应的语法树节点后，返回的是否是一个错误对象：
// change 11
isError(obj) {
if (obj != null) {
return obj.type() == obj.ERROR_OBJ
}
return false
}在不少地方，例如return后面的表达式，if括号里面的条件判断表达式，他们在解释执行时都可能产生错误，因此我们需要在相应的位置进行监控：
eval(node){
....
switch (node.type) {
....
case "PrefixExpression":
...
// change 13
if (this.isError(right)) {
return right
}
...
case "InfixExpression":
var left = this.eval(node.left)
// change 14
if (this.isError(left)) {
return left
}
var right = this.eval(node.right)
//change 15
if (this.isError(right)) {
return right
}
case "ReturnStatement":
....
// change 12
if (this.isError(props.value)) {
return props.value
}
....
}上面代码在处理return语句时，检测return后面跟着的表达式被编译器解释执行后是否出错，如果出错则把错误对象返回。在解释执行前置表达式时，编译器检测运算符后面的表达式在解释执行时是否正常，如果出错则直接将错误返回。
接下来则是在if语句的解释执行部分进行错误检测：
evalIfExpression(ifNode) {
console.log("begin to eval if statment")
var condition = this.eval(ifNode.condition)
// change 16
if (this.isError(condition)) {
return condition
}
....
}代码在执行if语句块前，先判断if括号里的条件表达式在解释执行时是否正常，如果有错就不再往下执行，完成上面代码后，编译器就基本建立了语法上的错误检测机制。