构建于Antlr4之上的编程艺术

用独特的视角，探索Antlr4：从定义到AST及其遍历方式

从基础概念到实际应用，全方位剖析Antlr4

Antlr4 是一款以Java语言实现的语言解析器生成器工具，能够从一系列规则中生成一个分析器。这套规则通常用一个名为语法 (grammar) 的文本文件来表达。这些语法由 ANTLR 本身使用构建解析器，该解析器可以识别任意语言并生成一个抽象语法树 (AST)。

Antlr4提供了两种遍历抽象语法树的方式：深度优先遍历和广度优先遍历。深度优先遍历从根节点开始，首先遍历完一个子树，然后再遍历兄弟节点的子树。广度优先遍历从根节点开始，先遍历完所有子树，然后再遍历孙子节点的子树。

让我们举一个简单的例子来理解这个概念。假设我们有一个语法文件，其中定义了一种简单的语言。这个语言有两种类型的句子：一种是赋值语句，另一种是打印语句。赋值语句将一个值赋给一个变量，打印语句将一个变量的值打印到控制台。

grammar Simple;

sentence: (assignment | print) ';';
assignment: variable '=' value;
print: 'print' variable;
value: INT | STRING;
variable: ID;

INT: [0-9]+;
STRING: '"[^"]*"';
ID: [a-zA-Z_]+[a-zA-Z0-9_]*;

这个语法定义了一个简单的语言，其中变量可以是字母或下划线开头的字符串，整数是数字序列，字符串是用双引号引起来的一系列字符。句子可以是赋值语句或打印语句。赋值语句将一个值赋给一个变量，打印语句将一个变量的值打印到控制台。

一旦我们定义了这个语法，我们就可以使用Antlr4来生成一个解析器。这个解析器可以识别任意用这种语言编写的句子，并生成一个抽象语法树。抽象语法树是一个树结构，其中每个节点都代表着语法中的一个元素。例如，一个赋值语句的抽象语法树可能如下所示：

sentence
   \
    assignment
     \
      variable
       \
        ID: x
         \
          value
           \
            INT: 42

这个抽象语法树表示了一个赋值语句，将值42赋给变量x。

Antlr4提供了两种遍历抽象语法树的方式：深度优先遍历和广度优先遍历。深度优先遍历从根节点开始，首先遍历完一个子树，然后再遍历兄弟节点的子树。广度优先遍历从根节点开始，先遍历完所有子树，然后再遍历孙子节点的子树。

深度优先遍历和广度优先遍历都是遍历抽象语法树的有效方法。深度优先遍历可以更深入地探索树结构，而广度优先遍历可以更全面地覆盖树结构。