如何寫一個簡單的解釋器（Interpreter）-12

“不怕慢，就怕停” - 中國諺語.

什麼是過程聲明procedure declaration?  過程聲明是一個語言子產品，定義了一個辨別符（過程的名字）和對應的Pascal代碼塊。有點像C語言的函數。

嚴格定義：

• Pascal 過程沒有傳回值.
• Pascal 過程可以嵌套
• 可以有形參

這個是我們今天的測試Pascal程式：

PROGRAM Part12;
VAR
   a : INTEGER;

PROCEDURE P1;
VAR
   a : REAL;
   k : INTEGER;

   PROCEDURE P2;
   VAR
      a, z : INTEGER;
   BEGIN {P2}
      z := 777;
   END;  {P2}

BEGIN {P1}

END;  {P1}

BEGIN {Part12}
   a := 10;
END.  {Part12}
           

很清楚吧？我們定義了P1和P2兩個過程，P2嵌套在P1中。今天我們的任務就是怎麼樣解析這段代碼。

首先我們需要把過程聲明這個新物種加入我們的文法中。

過程聲明的定義裡面包含了一個block規則，一圖勝萬言。

更新後的句法圖是這樣的：

對于下面這個代碼，P1和P1A是同一個層次的聲明：

PROGRAM Test;
VAR
   a : INTEGER;

PROCEDURE P1;
BEGIN {P1}

END;  {P1}

PROCEDURE P1A;
BEGIN {P1A}

END;  {P1A}

BEGIN {Test}
   a := 10;
END.  {Test}
      

過程聲明當然也可以是嵌套的。因為過程聲明的規則裡面，有個block規則，而block規則是包含聲明規則的，聲明規則有包含着過程聲明規則。

好的，下面我們看解釋器的更新部分。

更新 Lexer

僅僅是增加一個新的 PROCEDURE token PROCEDURE = 'PROCEDURE'。

​​​另外把 ‘PROCEDURE’ 作為一個新的保留關鍵字。

加上PROCEDURE，所有的關鍵字如下：

RESERVED_KEYWORDS = {
    'PROGRAM': Token('PROGRAM', 'PROGRAM'),
    'VAR': Token('VAR', 'VAR'),
    'DIV': Token('INTEGER_DIV', 'DIV'),
    'INTEGER': Token('INTEGER', 'INTEGER'),
    'REAL': Token('REAL', 'REAL'),
    'BEGIN': Token('BEGIN', 'BEGIN'),
    'END': Token('END', 'END'),
    'PROCEDURE': Token('PROCEDURE', 'PROCEDURE'),
}
           

更新Parser

1. 增加新的ProcedureDecl AST 節點
2. 更新Parser的 declarations 方法，支援 procedure declarations

一下是細節：

1. ProcedureDecl AST 節點表示 procedure declaration. 它實作方式是Python的類，構造函數接受過程的名字和代碼塊node（本身是AST node）.

   class ProcedureDecl(AST):
       def __init__(self, proc_name, block_node):
           self.proc_name = proc_name
           self.block_node = block_node
              

2. declarations 方法更新。這個方法還記得嗎？在 Parser 類裡面。

   def declarations(self):
       """declarations : VAR (variable_declaration SEMI)+
                       | (PROCEDURE ID SEMI block SEMI)*
                       | empty
       """
       declarations = []
   
       if self.current_token.type == VAR:
           self.eat(VAR)
           while self.current_token.type == ID:
               var_decl = self.variable_declaration()
               declarations.extend(var_decl)
               self.eat(SEMI)
   
       while self.current_token.type == PROCEDURE:
           self.eat(PROCEDURE)
           proc_name = self.current_token.value
           self.eat(ID)
           self.eat(SEMI)
           block_node = self.block()
           proc_decl = ProcedureDecl(proc_name, block_node)
           declarations.append(proc_decl)
           self.eat(SEMI)
   
       return declarations
              

更新 SymbolTable builder

這部分先留白給下一章。

def visit_ProcedureDecl(self, node):
    pass
           

更新 Interpreter

對 visit_ProcedureDecl 方法，我們也留白。

我們看看加入了ProcedureDecl 新節點後，AST長什麼樣子：

PROGRAM Part12;
VAR
   a : INTEGER;

PROCEDURE P1;
VAR
   a : REAL;
   k : INTEGER;

   PROCEDURE P2;
   VAR
      a, z : INTEGER;
   BEGIN {P2}
      z := 777;
   END;  {P2}

BEGIN {P1}

END;  {P1}

BEGIN {Part12}
   a := 10;
END.  {Part12}
      

用genastdot.py 工具來生成AST：

$ python genastdot.py part12.pas > ast.dot && dot -Tpng -o ast.png ast.dot
      

我們試試老的解釋器能不能工作。還行，沒有崩掉。

$ python spi.py part12.pas
Define: INTEGER
Define: REAL
Lookup: INTEGER
Define: <a:INTEGER>
Lookup: a

Symbol Table contents:
Symbols: [INTEGER, REAL, <a:INTEGER>]

Run-time GLOBAL_MEMORY contents:
a = 10