一直对技术有很强的兴趣，终于，决定要写自己的语言（m语言）。那就先从最简单的开始：解释执行器。

一套完整的语言包含的肯定不止解释执行器了，还要有编译器和IDE，也就还要有语法高亮、智能提示等，不过还没学会那些，先搞个最基本的解释执行器。

思路如下：

1. 定义好希望的语法（基本语句有：顺序执行、if语句、for语句、while语句、系统自有函数定义、用户函数定义、函数调用）
2. 找一款词法语法解析器工具，让字符串流变成语法书（AST）
3. 编写解释执行器
   1. 元数据收集
   2. 变量作用域定义、查找
   3. 解释执行

先设想我们的m语言语法要怎么牛b啊，比如下面这段demo语法代码：

go 计算标准体重(年龄){    体重:年龄*3;    体重;}体重:10;a:10;a:输出(体重);b:25;a:100+10+b;输出(a);(a==135)->{    a:a+a+a;    输出(a);}else{    输出(b);};a:1;while a<10 ->{    a:a+2;    输出(a);};输出("WHILE OK");repeat i from 0 to 100 step 10->{    输出(i);}init->{    输出("FOR INIT");}onerror->{    输出("FOR ERROR");}finally->{    输出("FOR FINALLY");};输出('FOR OK');a:10;输出(计算标准体重(a));

 很显然，第一个语句块是用户函数的定义方式，以"go"字符串为函数定义的开始，接着是常规的函数名称、参数、函数方法块。

剩下的大致上就是顺序执行了，其中穿插着一些循环语句等，repeat循环自定义的比较厉害，好叼。。。感觉。。真的好叼。。。。

每个语句以封号后缀结束、赋值以冒号来标识。

接着来看看基于ANTLR的词法定义：

m.g4：

grammar m;import basic,function,assignStmt,ifStmt,forStmt,whileStmt;nomalStmt    :assignStmt    |ifStmt    |forStmt    |whileStmt    ;declarationStmt    :functionDeclare    ;stmt    :nomalStmt LS    |declarationStmt    ;program    : stmt+    ;　　

 由于词法语法定义较多，不贴代码了，可以下载代码看全部的（基于ideas/需要安装antlr4插件）

接下来是时候让我们load进demo代码解析成AST树啦：

String code=Utils.readTxtFile("F:\\BaiduYunDownload\\mLanguage(4)\\m_code2.m");//这个是放demo代码的文件code=code.substring(1);//去掉第一个特殊字符CharStream is = CharStreams.fromString(code);　　　　　　　　　　　　　　　　 //antlr对象，读入字符串mLexer lexer = new mLexer(is);　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  //mLexer是antlr自动生成的一个词法类CommonTokenStream tokens = new CommonTokenStream(lexer);　　　　　　　　   //antlr对象mParser parser = new mParser(tokens);　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//mParser是antlr自动生成的一个此法解析类mParser.ProgramContext tree=parser.program();　　　　　　　　　　　　　　　　//program是入口规则，根规则program program= NodeParser.parseProgram(tree);　　　　　　　　　　　　　　 //自己写的NodeParser类，需要一堆自定义的节点类型配合解析整棵AST树mRuntime runtime=new mRuntime(program);runtime.plainInterpreter();　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//解释器执行System.out.println("");

AST节点的定义：

　　

demo代码构建成AST树的效果图（antlr插件中能看）：

 

 转换成为AST树后，剩下的就是编写解释执行器，其实相当于前端编译器。

主要步骤是3步：

1. 收集元数据
2. 定义变量作用域
3. 语句块的解释执行 

public void execute(program program) {        //1. 先扫描函数定义，收集元数据        collectMetaData(program);        //2. 变量作用域        walkAST4Variables(program);        //3. 解释执行代码        runCode(program);}

 

 1. 收集元数据，其实就是对自定义函数的收集，统一放到一个Dictionary里，以便到时候引用到了执行语句块（和参数的传递）

private void collectMetaData(program program) {        for(com.mckay.language.m.core.nodes.m.stmt stmt:program.stmts)            if(stmt.declarationStmt!=null)                this.userDefinedFunctionSymbols.defineMethod(stmt.declarationStmt.functionDeclare.functionIdentifier.getIdentifier(), stmt.declarationStmt.functionDeclare);    }public class UserDefinedFunctionSymbols {    private Dictionary
     
       methods=new Hashtable<>();    public functionDeclare getMethod(String identifier) {        return methods.get(identifier);    }    public void defineMethod(String identifier, functionDeclare ast) {        methods.put(identifier, ast);    }}
     

 

 functionDeclare是具体的node，属于AST中众多节点类型中的一种，代表函数声明节点。

2. 定义变量作用域，由于存在函数（自定义函数、系统自带函数），因此需要有变量Scope的概念，存在局部变量覆盖全局变量现象

private void walkAST4Variables(program program)    {        program.VariableSymbols=globalVariableSymbol;        for(com.mckay.language.m.core.nodes.m.stmt stmt:program.stmts)        {            stmt.VariableSymbols=program.VariableSymbols;            if(stmt.declarationStmt!=null)            {                stmt.declarationStmt.VariableSymbols=stmt.VariableSymbols;                VarWalker.walk(stmt.declarationStmt);            }            if(stmt.nomalStmt!=null)            {                stmt.nomalStmt.VariableSymbols=stmt.VariableSymbols;                VarWalker.walk(stmt.nomalStmt);            }        }    }public class VariableSymbol {    private Dictionary
     
       variables=new Hashtable<>();    private VariableSymbol parentVariableSymbol;    public void setParentVariableSymbol(VariableSymbol parentVariableSymbol)    {        this.parentVariableSymbol=parentVariableSymbol;    }    public void defineVariable(String name, Variable variable) {        variables.put(name, variable);    }    public void setValue(String name, Object value)    {        Variable variable=getVariable(name);        variable.Value=value;    }    public Object getValue(String name)    {        Variable variable=getVariable(name);        return variable.Value;    }    private Variable getVariable(String name) {        List
      
        keys=Collections.list(variables.keys());        if(keys.contains(name))            return this.variables.get(name);        if(this.parentVariableSymbol!=null)            return this.parentVariableSymbol.getVariable(name);        throw new RuntimeException("变量未定义");    }}　　
      
     

 当局部变量中没有找到本地变量定义时，会根据parent关联向上找变量，直到为null。

3. 语句块的解释执行，这个可以说是最容易理解的地方了

private void runCode(program program) {        StmtExecutor executor=new StmtExecutor(this);        for(com.mckay.language.m.core.nodes.m.stmt stmt:program.stmts)            if(stmt.nomalStmt!=null)                executor.execute(stmt.nomalStmt);}

 StmtExecutor.execute(nomalStmt)会调用一系列子语句，如下图就一图就懂：

如上图中，针对expression是调用calc的，一堆calc，expression中套expression。

system built-in函数的定义，是通过NativeMethodNode.setCode来标识的，比如当前实现的code为OUTPUT，功能如下：System.out.print/Console.Write()

第一个红框是native node中判断code是哪个system built-in函数的编码代号

第二个红框是对应built-in函数的java语句执行。

demo m代码对应的解释执行输出：

10 135 405 3 5 7 9 11 WHILE OK FOR INIT 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 FOR FINALLY FOR OK 30 ok　　

 

(基于java)