目录
前文列表
文章目录
《用 C 语言开发一门编程语言 — 交互式解析器l》
《用 C 语言开发一门编程语言 — 跨平台的可移植性》
《用 C 语言开发一门编程语言 — 语法解析器》
《用 C 语言开发一门编程语言 — 抽象语法树》
在开发过程中，程序崩溃是很正常的。但我们希望最后发布的产品能够告诉用户错误出在哪里，而不是简单粗暴的退出。目前，我们的程序仅能打印出语法上的错误，但对于表达式求值过程中产生的错误却无能为力。
C 语言有很多种错误处理方式，但针对当前的项目，我们考虑将错误也作为表达式求值的一种结果。也就是说，在 Lispy 中，表达式求值的结果要么是数字，要么便是错误。举例说，表达式 + 1 2 求值会得到数字 3，而表达式 / 10 0 求值则会得到一个错误。
定义 Lisp Value 函数
为了达到这个目的，我们需要能表示这两种结果（成功 or 失败）的数据结构。简单起见，我们使用结构体来表示，并使用 type 字段来说明当前哪个字段是有意义的。结构体名为 lval，取义 Lisp Value，定义如下：
/* Declare New lval Struct */
typedef struct {
int type;
long num;
int err;
} lval;
lval 的 type 和 err 字段的类型都是 int，这意味着它们皆由整数值来表示。之所以选用 int，是因为 “成功或失败” 符合二元对立的情形。但 C 语言中，没有 True or False 这样的 Boolean 数据类型，所以我们使用 0/1 代替：
- 如果 type 为 0，那么此结构体表示一个数字。
- 如果 type 为 1，那么此结构体表示一个错误。
并且，我们可以给这些数字起一个有意义的名字，以提高代码的可读性。通过 整型、别名 这两个特征，我们很自然的会联想到枚举数据类型：
/* Create Enumeration of Possible lval Types */
enum {
LVAL_NUM, // 默认整型数值为 0
LVAL_ERR // 默认整型数值为 0 + 1
};
另外，Error 也必然是可以枚举的，所以同样使用枚举数据类型：
/* Create Enumeration of Possible Error Types */
enum {
LERR_DIV_ZERO, // 除数为零
LERR_BAD_OP, // 操作符未知
LERR_BAD_NUM // 操作数过大
};
我们再定义两个函数来完成 “lval 类型实例” 的初始化：
/* Create a new number type lval
* 因为使用无名创建方式定义的 lval 结构体是自定义数据类型，
* 所以我们可以使用 lval 来声明函数返回值类型。
*/
lval lval_num(long x) {
lval v;
v.type = LVAL_NUM;
v.num = x;
return v;
}
/* Create a new error type lval */
lval lval_err(int x) {
lval v;
v.type = LVAL_ERR;
v.err = x;
return v;
}
/* Print an "lval" */
void lval_print(lval v) {
switch (v.type) {
/* In the case the type is a number print it */
/* Then 'break' out of the switch. */
case LVAL_NUM:
printf("%li", v.num);
break;
/* In the case the type is an error */
case LVAL_ERR:
/* Check what type of error it is and print it */
if (v.err == LERR_DIV_ZERO) {
printf("Error: Division By Zero!");
}
if (v.err == LERR_BAD_OP) {
printf("Error: Invalid Operator!");
}
if (v.err == LERR_BAD_NUM) {
printf("Error: Invalid Number!");
}
break;
}
}
/* Print an "lval" followed by a newline */
void lval_println(lval v) {
lval_print(v);
putchar('\n');
}
最后，我们使用 lval 类型来替换掉之前使用的 long 类型，此外，我们还需要修改函数使其能正确处理数字或是错误作为输入的情况：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "mpc.h"
#ifdef _WIN32
#include <string.h>
static char buffer[2048];
char *readline(char *prompt) {
fputs(prompt, stdout);
fgets(buffer, 2048, stdin);
char *cpy = malloc(strlen(buffer) + 1);
strcpy(cpy, buffer);
cpy[strlen(cpy) - 1] = '\0';
return cpy;
}
void add_history(char *unused) {}
#else
#ifdef __linux__
#include <readline/readline.h>
#include <readline/history.h>
#endif
#ifdef __MACH__
#include <readline/readline.h>
#endif
#endif
/* Create Enumeration of Possible lval Types */
enum {
LVAL_NUM,
LVAL_ERR
};
/* Create Enumeration of Possible Error Types */
enum {
LERR_DIV_ZERO,
LERR_BAD_OP,
LERR_BAD_NUM
};
/* Declare New lval Struct
* 使用 lval 枚举类型来替换掉之前使用的 long 类型。
* 单存的 long 类型没办法携带成功或失败、若失败，是什么失败等信息。
* 所以我们定义 lval 枚举类型来作为 “算子” 及 “结果”。
*/
typedef struct {
int type;
long num;
int err;
} lval;
/* Create a new number type lval */
lval lval_num(long x) {
lval v;
v.type = LVAL_NUM;
v.num = x;
return v;
}
/* Create a new error type lval */
lval lval_err(long x) {
lval v;
v.type = LVAL_ERR;
v.err = x;
return v;
}
/* Print an "lval"
* 通过对 lval 枚举类型变量的解析来完成对计算结果的解析。
*/
void lval_print(lval v) {
switch (v.type) {
/* In the case the type is a number print it */
case LVAL_NUM:
printf("%li", v.num);
break;
/* In the case the type is an error */
case LVAL_ERR:
/* Check what type of error it is and print it */
if (v.err == LERR_DIV_ZERO) {
printf("Error: Division By Zero!");
}
else if (v.err == LERR_BAD_OP) {
printf("Error: Invalid Operator!");
}
else if (v.err == LERR_BAD_NUM) {
printf("Error: Invalid Number!");
}
break;
}
}
/* Print an "lval" followed by a newline */
void lval_println(lval v) {
lval_print(v);
putchar('\n');
}
/* Use operator string to see which operation to perform */
lval eval_op(lval x, char *op, lval y) {
/* If either value is an error return it
* 如果 “算子” 的类型是错误，则直接返回。
*/
if (x.type == LVAL_ERR) { return x; }
if (y.type == LVAL_ERR) { return y; }
/* Otherwise do maths on the number values
* 如果 “算子” 是 Number，则取出操作数进行运算。
*/
if (strcmp(op, "+") == 0) { return lval_num(x.num + y.num); }
if (strcmp(op, "-") == 0) { return lval_num(x.num + y.num); }
if (strcmp(op, "*") == 0) { return lval_num(x.num + y.num); }
if (strcmp(op, "/") == 0) {
/* If second operand is zero return error */
if (y.type == LVAL_NUM) {
return y.num == 0
? lval_err(LERR_DIV_ZERO)
: lval_num(x.num / y.num);
}
}
return lval_err(LERR_BAD_OP);
}
lval eval(mpc_ast_t *t) {
/* If tagged as number return it directly. */
if (strstr(t->tag, "number")) {
/* Check if there is some error in conversion */
errno = 0;
/* 使用 strtol 函数进行字符串到数字的转换，
* 这样就可以通过检测 errno 变量确定是否转换成功，
* 对数据类型转换的准确性进行了加强。
*/
long x = strtol(t->contents, NULL, 10);
return errno != ERANGE
? lval_num(x)
: lval_err(LERR_BAD_NUM);
}
/* The operator is always second child. */
char *op = t->children[1]->contents;
/* We store the third child in `x` */
lval x = eval(t->children[2]);
/* Iterate the remaining children and combining. */
int i = 3;
while (strstr(t->children[i]->tag, "expr")) {
x = eval_op(x, op, eval(t->children[i]));
i++;
}
return x;
}
int main(int argc, char *argv[]) {
/* Create Some Parsers */
mpc_parser_t *Number = mpc_new("number");
mpc_parser_t *Operator = mpc_new("operator");
mpc_parser_t *Expr = mpc_new("expr");
mpc_parser_t *Lispy = mpc_new("lispy");
/* Define them with the following Language */
mpca_lang(MPCA_LANG_DEFAULT,
" \
number : /-?[0-9]+/ ; \
operator : '+' | '-' | '*' | '/' ; \
expr : <number> | '(' <operator> <expr>+ ')' ; \
lispy : /^/ <operator> <expr>+ /$/ ; \
",
Number, Operator, Expr, Lispy);
puts("Lispy Version 0.1");
puts("Press Ctrl+c to Exit\n");
while(1) {
char *input = NULL;
input = readline("lispy> ");
add_history(input);
/* Attempt to parse the user input */
mpc_result_t r;
if (mpc_parse("<stdin>", input, Lispy, &r)) {
/* On success print and delete the AST */
lval result = eval(r.output);
lval_println(result);
mpc_ast_delete(r.output);
} else {
/* Otherwise print and delete the Error */
mpc_err_print(r.error);
mpc_err_delete(r.error);
}
free(input);
}
/* Undefine and delete our parsers */
mpc_cleanup(4, Number, Operator, Expr, Lispy);
return 0;
}
编译：
gcc -g -std=c99 -Wall parsing.c mpc.c -lreadline -lm -o parsing
运行：
$ ./parsing
Lispy Version 0.1
Press Ctrl+c to Exit
lispy> / 10 0
Error: Division By Zero!
lispy> / 10 2
5
lispy>
<stdin>:1:1: error: expected '+', '-', '*' or '/' at end of input
lispy> / 10 2
5
