Swift中的编译器玩具

用Kaleidoscope扩展您的编程工具箱：if / then / else 表达式和 for 循环

前言

Kaleidoscope，一种小型动态语言，是初学者探索编译器原理的理想平台。为了扩展 Kaleidoscope 的功能，我们将在本文中介绍如何实现 if / then / else 表达式和 for 循环。

if / then / else 表达式

if / then / else 表达式允许您根据特定条件执行不同的代码块。在 Kaleidoscope 中，此表达式计算为 int1 类型，其中 0 表示 false，1 表示 true。

语法：

expr ::= ...
      | if expr then expr else expr

语义：

• 计算 if 表达式。
• 如果为真，返回 then 表达式；否则，返回 else 表达式。

示例：

if (x > 0) then {
  x + 1
} else {
  x - 1
}

for 循环

for 循环是一种迭代结构，用于对代码块重复执行。在 Kaleidoscope 中，for 循环是表达式，返回循环最后一次迭代的值。

语法：

expr ::= ...
      | for var_name = expr to expr { expr }

语义：

• 创建循环变量，从 start 值开始，到 end 值结束。
• 每一次循环，将循环变量的值增加 1。
• 计算循环体中的表达式。

示例：

for (var i = 0; i < x; i++) {
  print(i)
}

扩展 Kaleidoscope

为了支持这些新特性，我们需要扩展 Kaleidoscope 的语法和语义。

语法

添加以下语法：

expr ::= ...
      | if expr then expr else expr
      | for var_name = expr to expr { expr }

语义

• if / then / else 表达式： 计算 if 表达式，返回 then 表达式（如果为真）或 else 表达式（如果为假）。
• for 循环： 创建一个循环变量，从 start 值开始，到 end 值结束。每一步，将循环变量的值增加 1，并计算循环体中的表达式。

示例代码

以下程序使用 if / then / else 表达式和 for 循环：

def main() {
  var x = 10
  for (var i = 0; i < x; i++) {
    if (i % 2 == 0) then {
      print(i)
    } else {
      print(-i)
    }
  }
}

此程序创建一个循环变量 i，从 0 到 x-1，并使用 if / then / else 表达式打印 i 或 -i。

结论

通过添加 if / then / else 表达式和 for 循环，我们扩展了 Kaleidoscope 的功能，使其更强大且适合各种编程任务。这些特性将使您能够编写更复杂和高效的代码。

常见问题解答

Q1：这些新特性如何增强 Kaleidoscope？

A： 它们提供了条件执行和迭代，从而提高了代码的可读性、灵活性、可重复使用性和性能。

Q2：for 循环的返回类型是什么？

A： 循环的最后一次迭代的值。

Q3：if / then / else 表达式的语法是什么？

A： if (条件) then (真值) else (假值)

Q4：我可以在循环中使用 break 和 continue 吗？

A： 目前，Kaleidoscope 不支持 break 和 continue。

Q5：如何用 for 循环实现 while 循环？

A： 使用无穷大循环：while (true) { ... }