如何写一个简单的解释器（Interpreter）-12

“不怕慢，就怕停” - 中国谚语.

什么是过程声明procedure declaration?  过程声明是一个语言模块，定义了一个标识符（过程的名字）和对应的Pascal代码块。有点像C语言的函数。

严格定义：

• Pascal 过程没有返回值.
• Pascal 过程可以嵌套
• 可以有形参

这个是我们今天的测试Pascal程序：

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？我们定义了P1和P2两个过程，P2嵌套在P1中。今天我们的任务就是怎么样解析这段代码。

首先我们需要把过程声明这个新物种加入我们的语法中。

过程声明的定义里面包含了一个block规则，一图胜万言。

更新后的句法图是这样的：

对于下面这个代码，P1和P1A是同一个层次的声明：

PROGRAM Test;
VAR
   a : INTEGER;

PROCEDURE P1;
BEGIN {P1}

END;  {P1}

PROCEDURE P1A;
BEGIN {P1A}

END;  {P1A}

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

过程声明当然也可以是嵌套的。因为过程声明的规则里面，有个block规则，而block规则是包含声明规则的，声明规则有包含着过程声明规则。

好的，下面我们看解释器的更新部分。

更新 Lexer

仅仅是增加一个新的 PROCEDURE token PROCEDURE = 'PROCEDURE'。

​​​另外把 ‘PROCEDURE’ 作为一个新的保留关键字。

加上PROCEDURE，所有的关键字如下：

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'),
}
           

升级Parser

1. 增加新的ProcedureDecl AST 节点
2. 更新Parser的 declarations 方法，支持 procedure declarations

一下是细节：

1. ProcedureDecl AST 节点表示 procedure declaration. 它实现方式是Python的类，构造函数接受过程的名字和代码块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。这个方法还记得吗？在 Parser 类里面。

   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

这部分先留空给下一章。

def visit_ProcedureDecl(self, node):
    pass
           

更新 Interpreter

对 visit_ProcedureDecl 方法，我们也留空。

我们看看加入了ProcedureDecl 新节点后，AST长什么样子：

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 工具来生成AST：

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

我们试试老的解释器能不能工作。还行，没有崩掉。

$ 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