關(guān)于

在上一篇中，我們提到了形式語(yǔ)言與文法，S表達(dá)式與M表達(dá)式，同像性。

本文將開始寫一個(gè)簡(jiǎn)單的解釋器，
通過(guò)具體實(shí)現(xiàn)，我們來(lái)理解求值環(huán)境，動(dòng)態(tài)作用域和靜態(tài)作用域，還有閉包等概念。
當(dāng)然，一篇文章來(lái)寫完這些肯定是不夠的，我們可以慢慢來(lái)，循序漸進(jìn)。
寫完了這個(gè)解釋器之后，我們會(huì)增加一些新的功能。

編譯器與解釋器

編譯器會(huì)將源代碼轉(zhuǎn)換成另一種語(yǔ)言的代碼，然后在支持后一種語(yǔ)言的機(jī)器上執(zhí)行。
而解釋器則不同，它會(huì)逐行分析源代碼，直接執(zhí)行分析結(jié)果。

值得一提的是，編譯和解釋是執(zhí)行代碼的兩種手段，
具體的語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)很可能采用兩者的混合形式。
例如，一段Java程序，會(huì)首先經(jīng)過(guò)javac編譯為字節(jié)碼，
字節(jié)碼再交由Java虛擬機(jī)來(lái)解釋執(zhí)行。（JIT和RTSJ，略。。

編譯器包含以下三個(gè)部分，
編譯器前端：詞法分析，語(yǔ)法分析，最終生成抽象語(yǔ)法樹這種中間代碼。
編譯器優(yōu)化：中間代碼多次轉(zhuǎn)換，多種優(yōu)化，
編譯器后端：目標(biāo)代碼生成，優(yōu)化目標(biāo)代碼。

解釋器不包含目標(biāo)代碼生成階段，將優(yōu)化結(jié)果直接執(zhí)行。
前端和優(yōu)化，是編譯器和解釋器共有的。

抽象語(yǔ)法樹

編譯器前端會(huì)分析源代碼文本，生成一棵抽象語(yǔ)法樹。
假如，我們有如下源代碼，(1+2*3)*(4-5)。
使用ANTLR，我們得到了（具體）語(yǔ)法樹，

語(yǔ)法文件如下：

grammar Expr;expr: expr ('*'|'/') expr| expr ('+'|'-') expr| INT| '(' expr ')';INT: [0-9]+ ; WS: [ \t]+ -> skip ;

我們看到語(yǔ)法樹包含了產(chǎn)生式的名稱，這在后續(xù)處理過(guò)程中是不需要的，
因此，編譯器前端會(huì)將具體語(yǔ)法樹轉(zhuǎn)換成一種中間形式——抽象語(yǔ)法樹。

(* (+ 1 (* 2 3)) (- 4 5))

這不就是S表達(dá)式嗎？
對(duì)的，編譯器前端會(huì)將任何語(yǔ)言的源代碼轉(zhuǎn)換成與具體語(yǔ)法無(wú)關(guān)的抽象語(yǔ)法樹，
而S表達(dá)式正是這種抽象語(yǔ)法樹的線性編碼。
（因此，你寫任何語(yǔ)言，本質(zhì)上都是在寫Lisp。。

格林斯潘第十定律：
任何C或Fortran程序復(fù)雜到一定程度之后，都會(huì)包含一個(gè)臨時(shí)開發(fā)的、不合規(guī)范的、充滿程序錯(cuò)誤的、運(yùn)行速度很慢的、只有一半功能的Common Lisp實(shí)現(xiàn)。

簡(jiǎn)化解釋器的實(shí)現(xiàn)

為了簡(jiǎn)化解釋器的實(shí)現(xiàn)，我們會(huì)直接分析S表達(dá)式（抽象語(yǔ)法樹），并且略過(guò)優(yōu)化環(huán)節(jié)。我們也不解釋四則運(yùn)算表達(dá)式，因?yàn)檫@涉及到了操作符的定義問(wèn)題。
我們將直接實(shí)現(xiàn)lambda表達(dá)式和函數(shù)的調(diào)用。

(define (eval-exp exp)(handle-decision-tree `((,is-symbol? ,eval-symbol)(,is-self-eval-exp? ,eval-self-eval-exp)(,is-list?((,is-lambda? ,eval-lambda)(,is-function-call-list? ,eval-function-call-list))))exp))

和其他解釋器的教材不同的是，我沒(méi)有寫那么多的if-else，
而是把決策模式提取出來(lái)了，這樣會(huì)更清晰一些。

eval-exp會(huì)根據(jù)exp的具體形式，尋找相應(yīng)的處理方式，
而各個(gè)處理方式中，還有可能再用到eval-exp來(lái)處理子表達(dá)式。
因此，這是一個(gè)遞歸執(zhí)行的過(guò)程。

下文，我們會(huì)剖析這個(gè)簡(jiǎn)單的解釋器，
把每個(gè)處理分支都實(shí)現(xiàn)一下。

關(guān)于寫作意圖

本系列文章的寫作目的是想借著柯里化這個(gè)概念，
把函數(shù)式編程相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)。

為什么選擇柯里化呢，因?yàn)榭吕锘紫群透唠A函數(shù)相關(guān)，
我可以借此來(lái)引入作用域的概念，
continuation本身就是一個(gè)單參函數(shù)，順便就可以介紹了，
hygienic macro也涉及到了標(biāo)識(shí)符的查找，學(xué)了求值環(huán)境也容易理解了。

其次，帶參數(shù)的類型，可以類比函數(shù)的柯里化來(lái)理解，
要想理解帶參數(shù)的類型，我們就得學(xué)習(xí)類型，以及代數(shù)數(shù)據(jù)類型，
從而繼續(xù)深入下去，學(xué)習(xí)Functor，Applicative，Monad這些類型類。
這樣類型系統(tǒng)就揭開了神秘的面紗。

當(dāng)然，這些都是偏工業(yè)應(yīng)用的，并沒(méi)有涉及理論基礎(chǔ)，
自動(dòng)機(jī)理論，可計(jì)算性理論，形式語(yǔ)義，也不適合在本系列中提及，
寫完本系列后，我會(huì)嘗試寫其他系列，希望能覆蓋掉某些點(diǎn)，
以此來(lái)督促自己努力學(xué)習(xí)，小心求證。

參考

程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言：實(shí)踐之路
編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)模式
The Definitive ANTLR 4 Reference
Lisp in Small Pieces
Java 是編譯型語(yǔ)言還是解釋型語(yǔ)言？
Abstract vs. Concrete Syntax Trees

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的柯里化的前生今世（四）：编译器与解释器的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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