知识大全 Straight-Line编程语言的分析和解释

Posted 2022-07-19 表达式

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　　这里介绍一个极其简单的编程语言的部分实现即Straight Line编程语言没有循环和if else的结构

　　Straight Line语言的语法(Grammar)

　　Stm ::= Stm; Stm

　　CompoundStm

　　Stm ::= id := Exp

　　AssignStm

　　Stm ::= print(ExpList)

　　PrintStm

　　ExpList ::= Exp ExpList

　　PairExpList

　　ExpList ::= Exp

　　LastExpList

　　Exp ::= id

　　IdExp

　　Exp ::= num

　　NumExp

　　Exp ::= Exp Binop Exp

　　OpExp

　　Exp ::= (Stm Exp)

　　EseqExp

　　Binop::= + | | * | /

　　Arithmetic Operators

Straight Line语言的语义如下 s _{;s_{先执行s_{再执行s_{i := e 计算e的值保存在变量i中 print(e_{e_{e_{n)打印出e_{e_{e_{n的值用空格隔离结尾换行 (Stm Exp)类似C中的逗号表达式先执行Stm 为了Stm的Side Effect 然后计算Exp 返回Exp的值举个例子 a := + ; b := (print (a a ) *a); print(b)输出怎样在编译器中表达Straight Line语言的程序呢？Straight Line程序是一个树状结构可以用树状的数据结构来表示节点表示程序的不同单元从Straight Line语言的语法我们可以推出怎样在Java中用类的结构表达Straight Line的程序每个符号对应一个抽象类比如Stm抽象类对应Stm符号每条语法规则用一个具体类的构造函数实现比如CompoundStm的右边有两个Stm组成那么继承自Stm的CompoundStm的一个构造函数的参数是两个Stm 这两个Stm保存在CompoundStm的属性里 abstract class Stm abstract class Exp abstract class ExpList class CompoundStm extends Stm Stm stm stm ; CompoundStm(Stm s Stm s ) stm = s ; stm = s ; class AssignStm extends Stm String id; Exp exp; AssignStm(String i Exp e) id = i; exp = e; class PrintStm extends Stm ExpList exps; PrintStm(ExpList e) exps = e; class PairExpList extends ExpList Exp head; ExpList tail; PairExpList(Exp h ExpList t) head = h; tail = t; class LastExpList extends ExpList Exp exp; LastExpList(Exp e) exp = e; class IdExp extends Exp String id; IdExp(String i) id = i; class NumExp extends Exp int num; NumExp(int n) num = n; class OpExp extends Exp final static int Plus = Minus = Times = Div = ; Exp left right; int oper; OpExp(Exp l int o Exp r) left = l; oper = o; right = r; class EseqExp extends Exp Stm stm; Exp exp; EseqExp(Stm s Exp e) stm = s; exp = e; Stm testprog = new CompoundStm(new AssignStm( a new OpExp( new NumExp( ) OpExp Plus new NumExp( ))) new CompoundStm( new AssignStm( b new EseqExp(new PrintStm(new PairExpList( new IdExp( a ) new LastExpList(new OpExp(new IdExp( a ) OpExp Minus new NumExp( ))))) new OpExp( new NumExp( ) OpExp Times new IdExp( a )))) new PrintStm(new LastExpList(new IdExp( b ))))); 在这里我要略过Parsing 从上面这段树状结构开始对Straight Line程序做分析和解释分析是指分析一个Straight Line程序的属性比如int maxargs(Stm stm)分析stm中的Print表达式的最大参数个数解释就是执行一个Straight Line程序下面我们来实现maxargs和Straight Line程序的一个解释器我们采用一种没有Side Effect的实现方式也就是变量和对象属性除了在构造时不能改变对局部变量用定义时即赋值的方式首先是maxargs 我们先写测试代码 package tiger slpl;import junit framework TestCase;public class TestCountMaxPrintStmArgs extends TestCase public TestCountMaxPrintStmArgs(String m) super(m); public void testMaxargs() CountMaxPrintStmArgs counter = new CountMaxPrintStmArgs(); assertEquals( counter maxargs(TestProg testprog)); TestProg testprog即是上面给出的程序 print表达式参数个数的最大值是现在实现maxargs package tiger slpl;import static java lang Math max;/** * This Interpreter is too in functional style <br> * no assignment<br> * definition with initialization<br> * <code>int i = ;</code> introduces a new variable * * @author pan */class CountMaxPrintStmArgs /** * Entry Point */ int maxargs(Stm stm) return _maxargs(stm); /* * Because ExpList can occurs only for PrintStm * That is the same to count length of ExpList * but here I use another approach to count only for * PrintStm * * if you want to avoid instanceof then you can * pack maxargs methods in classes e g Stm */ private int _maxargs(Stm stm) if (stm instanceof CompoundStm) CompoundStm cstm = (CompoundStm) stm; return max(_maxargs(cstm stm ) _maxargs(cstm stm )); else if (stm instanceof AssignStm) AssignStm astm = (AssignStm) stm; return _maxargs(astm exp); else // Then it can be only PrintStm PrintStm pstm = (PrintStm) stm; return max(countargs(pstm exps) _maxargs(pstm exps)); private int _maxargs(ExpList exps) if (exps instanceof PairExpList) PairExpList pexps = (PairExpList) exps; return max(_maxargs(pexps head) _maxargs(pexps tail)); else // Then it can be LastExpList LastExpList lexps = (LastExpList) exps; return _maxargs(lexps exp); private int _maxargs(Exp exp) if (exp instanceof IdExp) return ; else if (exp instanceof NumExp) return ; else if (exp instanceof OpExp) OpExp oexp = (OpExp) exp; return max(_maxargs(oexp left) _maxargs(oexp right)); else // Then it can be EseqExp EseqExp eexp = (EseqExp) exp; return max(_maxargs(eexp stm) _maxargs(eexp exp)); private int countargs(ExpList exps) if (exps instanceof LastExpList) return ; else // Then it is a PairExpList PairExpList pexps = (PairExpList) exps; return + countargs(pexps tail); 这里解释一下int _maxargs(Stm stm) 一个Stm可以是CompoundStm AssignStm或者PrintStm 如果是CompoundStm 那么_maxargs(Stm stm)等于stm下两个子Stm的maxargs的较大值如果是AssignStm 等于AssignStm的表达式的maxargs 如果是PrintStm 那么是PrintStm的参数个数(countargs数PrintStm的参数个数) 或者ExpList的maxargs 看哪个更大其他的函数的解释也是类似的对照Straight Line语言的语法不难理解上面的maxargs的实现中用了很多instanceof 另外的一种实现方式可以把各个maxargs放在各自的类下比如CompoundStm maxargs计算一个CompoundStm的maxargs 这种方式的一个缺点是将分析算法放在模型结构类中如果有很多种分析要做模型类就比较混乱可以使用Visitor设计模式对不同的算法定义不同的Visitor类兼顾前面两种方式的优点当然这是一篇有关编译技术的随笔代码采用最容易理解的实现方式 cha138/Article/program/Java/hx/201311/26757}}}}}}}}}}