用 Antlr 重构 GScript 脚本解释器的优化

后端

2024-01-16 22:10:17

引言

在上一篇文章中，我们已经实现了 GScript 脚本解释器的基本功能，包括基本的四则运算以及 AST 的生成。但是，当我们准备再新增一个 % 取模的运算符时，我们会发现工作很繁琐而且几乎都是重复的。主要是两步：

需要在词法分析器中添加一个新的规则来识别 % 运算符。
需要在语法分析器中添加一个新的产生式来处理 % 运算符。

如果我们再新增更多的运算符，那么这种重复的工作就会越来越多。为了解决这个问题，我们可以使用 Antlr 来重构 GScript 脚本解释器。Antlr 是一个强大的工具，可以帮助我们轻松地构建语法分析器和词法分析器。

Antlr 简介

Antlr 是一个广泛使用的语法分析器生成器，它可以将语法规则转换为 Java、C#、Python 等多种语言的代码。Antlr 的基本原理是：

首先，我们需要定义一个语法文件，该文件了脚本语言的语法规则。
然后，我们可以使用 Antlr 来生成一个语法分析器和一个词法分析器。
最后，我们就可以使用语法分析器和词法分析器来解析脚本代码，并生成一个抽象语法树 (AST)。

使用 Antlr 重构 GScript 脚本解释器

现在，我们就可以使用 Antlr 来重构 GScript 脚本解释器了。首先，我们需要定义一个语法文件，该文件了 GScript 脚本语言的语法规则。语法文件如下：

grammar GScript;

program: statement*;

statement:
    expression ';'
    | declaration
    | assignment
    | ifStatement
    | whileStatement
    | forStatement
    | functionDeclaration
    | functionCall
    | returnStatement;

declaration:
    'var' IDENTIFIER ':' type ';';

type:
    'int'
    | 'float'
    | 'string'
    | 'bool';

assignment:
    IDENTIFIER '=' expression ';';

expression:
    term ('+' | '-' | '*' | '/' | '%') term
    | '(' expression ')'
    | '-' expression
    | IDENTIFIER
    | NUMBER
    | STRING;

term:
    factor ('*' | '/') factor
    | factor;

factor:
    IDENTIFIER
    | NUMBER
    | STRING
    | '(' expression ')';

ifStatement:
    'if' '(' expression ')' statement ('else' statement)?;

whileStatement:
    'while' '(' expression ')' statement;

forStatement:
    'for' '(' declaration ';' expression ';' assignment ')' statement;

functionDeclaration:
    'fun' IDENTIFIER '(' parameterList ')' ':' type statement*;

parameterList:
    IDENTIFIER (',' IDENTIFIER)*;

functionCall:
    IDENTIFIER '(' expressionList ')' ';';

expressionList:
    expression (',' expression)*;

returnStatement:
    'return' expression ';';

IDENTIFIER: [a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*;
NUMBER: [0-9]+;
STRING: '"' (~'"")* '"';

然后，我们可以使用 Antlr 来生成一个语法分析器和一个词法分析器。语法分析器和词法分析器的代码如下：

import org.antlr.v4.runtime.ANTLRInputStream;
import org.antlr.v4.runtime.CommonTokenStream;
import org.antlr.v4.runtime.tree.ParseTree;
import org.antlr.v4.runtime.tree.ParseTreeWalker;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String input = "var a: int = 1;\na = a + 1;";
        ANTLRInputStream inputStream = new ANTLRInputStream(input);
        GScriptLexer lexer = new GScriptLexer(inputStream);
        CommonTokenStream tokenStream = new CommonTokenStream(lexer);
        GScriptParser parser = new GScriptParser(tokenStream);
        ParseTree tree = parser.program();
        ParseTreeWalker walker = new ParseTreeWalker();
        walker.walk(new GScriptListener(), tree);
    }
}

最后，我们就可以使用语法分析器和词法分析器来解析脚本代码，并生成一个抽象语法树 (AST)。AST 的代码如下：

public class AST {
    private String type;
    private String value;
    private List<AST> children;

    public AST(String type, String value) {
        this.type = type;
        this.value = value;
        this.children = new ArrayList<>();
    }

    public String getType() {
        return type;
    }

    public void setType(String type) {
        this.type = type;
    }

    public String getValue() {
        return value;
    }

    public void setValue(String value) {
        this.value = value;
    }

    public List<AST> getChildren() {
        return children;
    }

    public void setChildren(List<AST> children) {
        this.children = children;
    }
}