用 JavaScript 解析 JavaScript

2023-10-11 18:56:50

深入剖析 JavaScript：通过构建解释器掌握其执行机制

简介

在现代软件开发中，JavaScript 无疑是不可或缺的，它的身影遍布 Web 开发、移动应用程序和物联网设备。然而，对于其内部运作机制，许多人却知之甚少。通过构建一个简单的 JavaScript 解释器，我们将踏上深入探索 JavaScript 执行之旅，揭开其代码执行背后的奥秘。

词法分析：拆分代码的基石

犹如一栋大楼需要从地基开始，JavaScript 解释器也离不开词法分析这一基石。在词法分析阶段，我们将 JavaScript 代码拆分成易于管理的单元，称为词素。这些词素涵盖了标识符、数字、字符串和运算符等元素。

为了执行词法分析，我们需要编写一个词法分析器。它如同一名精明的侦探，能够仔细审阅 JavaScript 代码，将词素从浩瀚的代码中一一识别出来。

语法分析：构建代码的骨架

词法分析只是第一步，接下来，语法分析将这些词素组装成更高级的语法结构。这些结构包括表达式、语句和函数，共同构成了 JavaScript 代码的骨架。

语法分析器的作用犹如建筑师，它将分散的词素整合为连贯的代码块，让计算机能够理解和执行这些代码。

解释与执行：将代码化为动作

完成语法分析后，我们进入了解释和执行阶段，这一步将语法结构转化为机器指令并执行。这个过程就像一个翻译家，将人类可读的代码转换为计算机可执行的语言。

解释器充当翻译官的角色，它读取语法结构，将其编译成机器码，然后让计算机执行这些指令。这样，计算机就能理解并执行 JavaScript 代码了。

构建 JavaScript 解释器：动手实践

有了理论知识的铺垫，现在是时候付诸实践，动手构建一个简单的 JavaScript 解释器了。

词法分析器：

我们可以利用正则表达式编写一个简单的词法分析器，它将 JavaScript 代码分解成词素。

function 词法分析器(代码) {
  const 词素 = [];
  let 开始位置 = 0;

  while (开始位置 < 代码.长度) {
    const 匹配 = 代码.匹配(/标识符|数字|字符串|运算符/);
    if (匹配) {
      词素.push({ 类型: 匹配[1], 值: 匹配[0] });
      开始位置 += 匹配[0].长度;
    } else {
      throw new Error("无法识别词素");
    }
  }

  return 词素;
}

语法分析器：

递归下降解析器可以用于编写语法分析器，它将词素组合成语法结构。

function 语法分析器(词素) {
  let 指针 = 0;

  function 表达式() {
    const 左操作数 = 项();
    const 运算符 = 词素[指针].值;
    if (运算符 === "+" || 运算符 === "-") {
      指针++;
      const 右操作数 = 表达式();
      return { 类型: "表达式", 操作符, 左操作数, 右操作数 };
    } else {
      return 左操作数;
    }
  }

  function 项() {
    const 因子 = 一元();
    const 运算符 = 词素[指针].值;
    if (运算符 === "*" || 运算符 === "/") {
      指针++;
      const 右操作数 = 项();
      return { 类型: "项", 操作符, 左操作数: 因子, 右操作数 };
    } else {
      return 因子;
    }
  }

  function 一元() {
    const 运算符 = 词素[指针].值;
    if (运算符 === "-" || 运算符 === "+") {
      指针++;
      const 操作数 = 一元();
      return { 类型: "一元", 操作符, 操作数 };
    } else {
      return 主体();
    }
  }

  function 主体() {
    const 词素类型 = 词素[指针].类型;
    if (词素类型 === "标识符") {
      指针++;
      return { 类型: "标识符", 值: 词素[指针 - 1].值 };
    } else if (词素类型 === "数字") {
      指针++;
      return { 类型: "数字", 值: 词素[指针 - 1].值 };
    } else if (词素类型 === "字符串") {
      指针++;
      return { 类型: "字符串", 值: 词素[指针 - 1].值 };
    } else {
      throw new Error("无法识别主体");
    }
  }

  const 语法树 = 表达式();
  if (指针 !== 词素.长度) {
    throw new Error("语法分析错误");
  }

  return 语法树;
}

解释器：

我们可以利用 eval 函数实现一个简单的解释器。eval 将语法结构转换为 JavaScript 代码并执行它。

function 解释器(语法树) {
  switch (语法树.类型) {
    case "表达式":
      return eval(`(${语法树.左操作数}) ${语法树.运算符} (${语法树.右操作数})`);
    case "项":
      return eval(`(${语法树.左操作数}) ${语法树.运算符} (${语法树.右操作数})`);
    case "一元":
      return eval(`${语法树.运算符} (${语法树.操作数})`);
    case "标识符":
      return eval(语法树.值);
    case "数字":
      return Number(语法树.值);
    case "字符串":
      return eval(`"${语法树.值}"`);
  }
}