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。

原文发布于微信公众号 - Coding迪斯尼(gh_c9f933e7765d)

原文发表时间:2018-04-04

本文参与腾讯云自媒体分享计划,欢迎正在阅读的你也加入,一起分享。

发表于

我来说两句

0 条评论
登录 后参与评论

相关文章

来自专栏小樱的经验随笔

【Python学习笔记之一】Python关键字及其总结

前言 最近在学习Java Sockst的时候遇到了一些麻烦事,我觉得我很有必要重新研究学习Python这种脚本语言,参考大神的经验,淘到了一本学习Python的...

2866
来自专栏重庆的技术分享区

关于eslint使用规则,和各种报错对应规则。

ESLint 由 JavaScript 红宝书 作者 Nicholas C. Zakas 编写, 2013 年发布第一个版本。 NCZ 的初衷不是重复造一个轮子...

9877
来自专栏腾讯NEXT学位

前端简洁并实用的工具类

30513
来自专栏desperate633

深入理解SortSet类型的使用及应用Redis 有序集合(sorted set)SortSet的应用场景SortSet的常用命令

Redis 有序集合和集合一样也是string类型元素的集合,且不允许重复的成员。

1832
来自专栏magicsoar

C语言和go语言之间的交互 - C语言中使用go语言,使用的go语言又使用了c语言

一、go语言中使用C语言 go代码中使用C代码,在go语言的函数块中,以注释的方式写入C代码,然后紧跟import “C” 即可在go代码中使用C函数 ? 代码...

33810
来自专栏重庆的技术分享区

关于eslint使用规则,和各种报错对应规则

4615
来自专栏java学习

java每日一练(2017/8/11)

(单选题) 1、关于下面的程序Test.java说法正确的是( )。 publicclass Test { staticString x="1"; sta...

2776
来自专栏企鹅号快讯

10分钟就能学会写代码 你不信 看完这篇文章就能当Python工程师

Python是一种动态解释型的编程语言。Python可以在Windows、UNIX、MAC等多种操作系统上使用,也可以在Java、.NET开发平台上使用。 ? ...

2040
来自专栏Python小屋

Python花式编程案例集锦(5)

问题描述: 输入三个序列,例如:[0.9,0.5,0.7],[0.4,0.6,0.3],[0.5,0.2,0.4],输出三个序列中各取一个相乘后最大的值,以及组...

2775
来自专栏Python私房菜

你所不知道的Python | 字符串连接的秘密

字符串连接,就是将2个或以上的字符串合并成一个,看上去连接字符串是一个非常基础的小问题,但是在Python中,我们可以用多种方式实现字符串的连接,稍有不慎就有可...

1375

扫码关注云+社区