第 1 章:Kaleidoscope和词法分析器

admin 2024年2月21日21:45:50评论2 views字数 3339阅读11分7秒阅读模式
第 1 章:Kaleidoscope和词法分析器

最近在做llvm相关的一些东西,llvm官网上有些很好的文档和教程,翻译下再加工分享给有兴趣的朋友们。

第 1 章:Kaleidoscope和词法分析器
 目录

1.1 Kaleidoscope语言

1.2 词法分析器

1.3完整代码

1.1Kaleidoscope介绍

Kaleidoscope直译为万花筒,为本教程的语言的简称;Kaleidoscope在这里我们定义为一种过程语言,允许您定义函数、ifelse条件、标准库函数等;在本教程中我们逐步扩展万花筒,让其支持 if/then/else 结构、for 循环、用户定义的运算符、JIT使用简单的命令行界面、调试信息

我们目的做一个简单的语言,所以万花筒语言只支持64位浮点类型,所以所有定义的数值都是隐式双精度的,并且该语言不需要类型声明。

下方example为我们实现的万花筒语言来计算Fibonacci numbers:

# Compute the x'th fibonacci number.def fib(x)  if x < 3 then    1  else    fib(x-1)+fib(x-2)# This expression will compute the 40th number.fib(40)

下方example 展示了使用万花筒语言调用标准库函数,您可以在使用函数之前使用“extern”关键字来定义它。

extern sin(arg);extern cos(arg);extern atan2(arg1 arg2);atan2(sin(.4), cos(42))

接下来我们深入的学习如何实现万花筒语言。

1.2词法分析器

词法分析器(Lexer)的任务是将输入的字符序列分割成一系列的词素(tokens),这些词素是编程语言语法的基本单位,如关键字、标识符、常量、运算符等。

在万花筒语言中根据上方的介绍,我们需要定义一些Token,首先如果我们去解析已经知的token,例如extern与def,可以判断出这个是我们需要解析的,我们将其定义为 tok_def 、tok_extern,除此之外未知的identifier进行定义,例如a,b,c12,这种“在语言中暂时没意义的都被定义为tok_identifier”。

在对于一些数字的时候,定义为tok_number。

对于一些加减乘除,我们直接先返回其ascii值进行返回。

了解了需求后,定义了如下的Token

enum Token {  tok_eof = -1,  // commands  tok_def = -2,  tok_extern = -3,  // primary  tok_identifier = -4,  tok_number = -5,};static std::string IdentifierStr; static double NumVal;        

我们要实现一个程序,每次输入完值后就能输出解析出来token的类别,我们要考虑到要忽略掉输入字符串的空格。

    static int LastChar = ' ';    while (isspace(LastChar))    {        LastChar = getchar();    }

判断获得的getchar是否以字母来开头,如果是的情况下判定是否为def或者extern然后返回相应的token值,否则的情况,就会返回tok_identifier,实现代码如下

  //必须以字母开头    if (isalpha(LastChar))    {         IdentifierStr = LastChar;        while (isalnum((LastChar = getchar())))            IdentifierStr += LastChar;        if (IdentifierStr == "def")            return tok_def;        if (IdentifierStr == "extern")            return tok_extern;        return tok_identifier;    }

然后再判断开头是否为数字,或者包含,这个直接返回token为tok_number。

    if (isdigit(LastChar) || LastChar == '.')    { // Number: [0-9.]+        std::string NumStr;        do        {            NumStr += LastChar;            LastChar = getchar();        } while (isdigit(LastChar) || LastChar == '.');        NumVal = strtod(NumStr.c_str(), 0);        return tok_number;    }

然后处理结尾换行符等。

    if (LastChar == '#')    {        // Comment until end of line.        do            LastChar = getchar();        while (LastChar != EOF && LastChar != 'n' && LastChar != 'r');        if (LastChar != EOF)            return gettok();    }

1.3完整代码

#include <string>#include <iostream>using namespace std;enum Token{    tok_eof = -1,    // commands    tok_def = -2,    tok_extern = -3,    // primary    tok_identifier = -4,    tok_number = -5,};static std::string IdentifierStr; // Filled in if tok_identifierstatic double NumVal;             // Filled in if tok_number/// gettok - Return the next token from standard input.static int gettok(){    static int LastChar = ' ';    // Skip any whitespace.    while (isspace(LastChar))    {        LastChar = getchar();    }    //必须以字母开头    if (isalpha(LastChar))    {         // identifier: [a-zA-Z][a-zA-Z0-9]*        IdentifierStr = LastChar;        while (isalnum((LastChar = getchar())))            IdentifierStr += LastChar;        if (IdentifierStr == "def")            return tok_def;        if (IdentifierStr == "extern")            return tok_extern;        return tok_identifier;    }    if (isdigit(LastChar) || LastChar == '.')    { // Number: [0-9.]+        std::string NumStr;        do        {            NumStr += LastChar;            LastChar = getchar();        } while (isdigit(LastChar) || LastChar == '.');        NumVal = strtod(NumStr.c_str(), 0);        return tok_number;    }    if (LastChar == '#')    {        // Comment until end of line.        do            LastChar = getchar();        while (LastChar != EOF && LastChar != 'n' && LastChar != 'r');        if (LastChar != EOF)            return gettok();    }    // Check for end of file.  Don't eat the EOF.    if (LastChar == EOF)        return tok_eof;    // Otherwise, just return the character as its ascii value.    int ThisChar = LastChar;    LastChar = getchar();    return ThisChar;}int main(){    while (true)    {        int tok= gettok();        std::cout << "got token:" << tok << endl;    }}

编译完运行,就可以输出token数值了

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