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从零实现编译器：踏上编译之旅（中）

前端

编译器的基石：词法分析和语法分析

词法分析和语法分析是编译器的两个关键阶段，为后续的编译过程奠定了基础。词法分析将输入程序分解为一系列称为词素的原子符号（如标识符、数字和运算符），而语法分析则根据预先定义的语法规则将这些词素组织成语法结构。

词法分析

PEG.js 为词法分析提供了强大的支持，它允许我们定义正则表达式模式来匹配程序中的词素。例如，我们可以定义一个标识符模式来匹配字母数字序列，一个数字模式来匹配数字序列，以及一个运算符模式来匹配常见的数学运算符。

Identifier = /[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*/
Number = /[0-9]+/
Operator = /\+|-|\*|\/|%|\(|\)/

语法分析

语法分析将词法分析产生的词素序列解析为语法结构。PEG.js 使用“巴科斯-瑙尔范式”（BNF）语法来定义语法规则。BNF语法由产生式组成，每个产生式定义了一个非终结符的语法结构。

对于我们的编译器，我们需要定义程序、语句和表达式的语法规则。例如，一个程序可以由一组语句组成，而一个语句可以是一个赋值语句或一个表达式语句。

Program = Statement+
Statement = AssignmentStatement / ExpressionStatement
AssignmentStatement = Identifier "=" Expression ";"
ExpressionStatement = Expression ";"
Expression = Term (("+" / "-") Term)*
Term = Factor (("*" / "/") Factor)*
Factor = Number / Identifier

代码生成：从语法结构到机器码

编译器最终的目标是生成机器码或某种中间代码。在我们的示例编译器中，我们将使用 JavaScript 作为目标语言。代码生成的过程涉及将语法结构转换为目标语言的等效结构。

对于赋值语句，我们可以生成一个 JavaScript 赋值语句，例如：

const identifier = expression;

对于表达式语句，我们可以生成一个 JavaScript 表达式语句，例如：

expression;

对于表达式，我们可以使用递归代码生成函数将复杂的表达式分解为更简单的部分，并生成相应的 JavaScript 代码。

编译示例程序

为了演示我们的编译器，让我们编写一个简单的程序来计算两个数字的和：

x = 5;
y = 10;
z = x + y;

使用我们的编译器，我们可以将此程序编译为 JavaScript 代码：

const x = 5;
const y = 10;
const z = x + y;

然后，我们可以运行生成的 JavaScript 代码，它将输出 z 的值，即 15。

结论

通过使用 PEG.js，我们能够快速轻松地构建一个编译器，它可以将简单的程序编译为 JavaScript 代码。虽然我们的示例编译器是一个玩具，但它展示了编译器内部工作的基本原理。通过扩展语法规则和代码生成器，我们可以创建更复杂的编译器来处理更高级别的编程语言。