javascript编写一个简单的编译器(理解抽象语法树AST)
2017-10-31 01:06 龙恩0707 阅读(6712) 评论(2) 编辑 收藏 举报javascript编写一个简单的编译器(理解抽象语法树AST)
编译器 是一种接收一段代码，然后把它转成一些其他一种机制。
我们现在来做一个在一张纸上画出一条线，那么我们画出一条线需要定义的条件如下：
使用 Paper定义纸的颜色，Pen定义笔的颜色，Line指画出一条线，100指在颜色参数中代表100%的黑色 或 css中的rgb(0%,0%,0%). 那么生成的线使用灰色来表示，那么就是 50了，纸的面积是 100*100， 线条的宽度是1，线段的起点和终点是相对于左下角的x,y坐标来定义。
Paper 0 (含义是: 定义纸的颜色是白色)
Pen 100 (含义是: 定义笔的颜色是黑色)
Line 0 50 100 50 (含义是：x轴0到100，说明是横向从起点到终点，y轴是50到50，说明是一张纸的中点是一条直线)。
那么编译器是如何工作的？
编译器一般会经过如下几个步骤：
1. 词法分析
2. 语法分析
3. 转换
4. 代码生成
1-1 词法分析(也可以叫做标记)
词法分析将每个关键字(也可以叫标记)使用空格分开. 比如：
Paper 0
Pen 100
Line 0 50 100 50
如上，我们可以把 Paper， Pen，Line 的类型统一可以叫 word, 值就是各个单词了 那么 后面的数字类型我们可以统一叫 number；
比如我们输入 "Paper 0", 那么我们输出的话就变成如下：
[ {type: "word", value: "Paper"}, {type: "number", value: "100"} ]
代码如下：
function lexical (code) { return code.split(/\s+/) .filter(function(t) { return t.length > 0 }).map(function(t) { console.log(t); return isNaN(t) ? {type: 'word', value: t} : {type: 'number', value: t} }); } var res = lexical("Paper 0"); console.log(res); // [{type: "word", value: "Paper"}, {type: "number", value: '100'}]
1-2 语法分析
语法分析是遍历每个标记，寻找语法信息，并且构建一个叫做AST(抽象语法树)的对象。
下面我们对上面词法分析生成的标记 [{type: "word", value: "Paper"}, {type: "number", value: '100'}] 这样的数据，使用语法分析
构建一个AST(抽象语法树)的对象。代码如下：
function parser(tokens) { var AST = { type: 'Drawing', body: [] }; // 循环依次取出第一个元素，然后删除第一个元素 while (tokens.length > 0) { var currentItem = tokens.shift(); // 判断类型，如果是单词的话，我们就分析它的语法 if (currentItem.type === 'word') { switch(currentItem.value) { case 'Paper' : var expression = { type: 'CallExpression', name: 'Paper', arguments: [] }; // 继续数组中字段的类型 var nextItem = tokens.shift(); if (nextItem.type === 'number') { // 在expression对象内部加入参数信息 expression.arguments.push({ type: 'NumberLiteral', value: nextItem.value }) // 将expression对象放入我们的AST的body内 AST.body.push(expression); } else { throw 'Paper command must be followed by a number.' } break; case 'Pen' : /* 更多代码 */ break; case 'Line': /* 更多代码 */ break; } } } return AST; } var data = [ { type: 'word', value: 'Paper'}, { type: 'number', value: 100} ]; var output = parser(data); console.log(output); // 打印信息如下 /* var output = { 'type': 'Drawing', 'body': [{ "type": "CallExpression", "name": "Paper", "arguments": [{ "type": "NumberLiteral", "value": "100" }] }] } */
1-3 转换器函数
我们在语法分析上面通过词法分析生成的对象后，在语法分析创建了一个AST(抽象语法树)结构，但是上面的AST结构对我们创建SVG文件没有什么用处，
在SVG中，我们可以使用元素(element)来表示一个Paper。那么转换器函数将AST转换成另一种对SVG友好的AST。代码如下：
function transformer(ast) { var svg_ast = { tag: 'svg', attr: { width: 100, height: 100, viewBox: '0 0 100 100', xmlns: 'http://www.w3.org/2000/svg', version: '1.1' }, body: [] }; // 循环调用ast表达式 while (ast.body.length > 0) { // 依次取出数组的第一个元素，然后在数组中删除该元素 var node = ast.body.shift(); switch (node.name) { case 'Paper' : var paper_color = 100 - node.arguments[0].value; // 在svg_ast的body内加入rect元素信息 svg_ast.body.push({ tag: 'rest', attr: { x: 0, y: 0, width: 100, height: 100, fill: 'rgb(' + paper_color + '%,' + paper_color + '%,' + paper_color + '%)' } }) break; case 'Pen' : var pen_color = 100 - node.arguments[0].value; /* 很多代码 */ break; case 'Line' : /* 很多代码 */ break; } } return svg_ast; } var inputElem = { 'type': 'Drawing', 'body': [{ "type": "CallExpression", "name": "Paper", "arguments": [{ "type": "NumberLiteral", "value": "100" }] }] }; var output = transformer(inputElem); console.log(output); /* 打印信息如下： var output = { "tag": "svg", "attr": { "width": 100, "height": 100, "viewBox": "0 0 100 100", "xmlns": "http://www.w3.org/2000/svg", "version": "1.1" }, "body": [{ "tag": "rect", "attr": { "x": 0, "y": 0, "width": 100, "height": 100, "fill": "rgb(0%, 0%, 0%)" } }] } */
1-4 生成器函数
作为编译器的最后一步，生成器函数基于上一步产生的新AST来生成SVG代码。
代码如下：
function generator(svg_ast) { /* 从attr 对象中创建属性字符串 {"width": 100, "height": 100} => 'width="100" height="100"' */ function createAttrString(attr) { return Object.keys(attr).map(function(key) { return key + '="'+attr[key]+'"' }).join(' '); } // 为svg标签创建属性字符串 var svg_attr = createAttrString(svg_ast.attr); // width="100" height="100" viewBox="0 0 100 100" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" version="1.1" // console.log(svg_attr); // 为每个 svg_ast body中的元素，生成svg标签 var elements = svg_ast.body.map(function(node) { return '<' + node.tag + ' ' + createAttrString(node.attr) + '></' + node.tag + '>' }).join('\n\t'); // 使用开和关的svg标签包装来完成svg代码 return '<svg '+ svg_attr +'>\n' + elements + '\n</svg>' } var svg_ast = { "tag": "svg", "attr": { "width": 100, "height": 100, "viewBox": "0 0 100 100", "xmlns": "http://www.w3.org/2000/svg", "version": "1.1" }, "body": [{ "tag": "rect", "attr": { "x": 0, "y": 0, "width": 100, "height": 100, "fill": "rgb(0%, 0%, 0%)" } }] } var g = generator(svg_ast); console.log(g); /* 打印输出如下： <svg width="100" height="100" viewBox="0 0 100 100" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" version="1.1"> <rect x="0" y="0" width="100" height="100" fill="rgb(0%, 0%, 0%)"></rect> </svg> */
1-5 把上面的 lexical.js , grammar.js, converter.js 和 generator.js 组装在一起，来作为一个编译器。
我们把这个编译器取个名字叫 svgCompile 编译器吧，我们逐步理解了编译器的步骤，先是创建 词法分析器，然后创建 语法分析器，接着是 转换器，最后就是生成器方法，现在我们需要添加一个 compile（编译）方法来链式调用这四个方法。
function svgCompile(code) { return generator(transformer(parser(lexical(code)))); }
下面是compile.html代码如下：
<!DOCTYPE html> <html> <head> <title></title> <script src="./js/lexical.js"></script> <script src="./js/parser.js"></script> <script src="./js/transformer.js"></script> <script src="./js/generator.js"></script> <script src="./js/compile.js"></script> </head> <body> <script> // 调用svgCompile编译器 var code = 'Paper 0 Pen 100 Line 0 50 100 50'; var svg = svgCompile(code); console.log(svg); document.body.innerHTML = svg; /* 打印信息如下： <svg width="100" height="100" viewBox="0 0 100 100" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" version="1.1"> <rest x="0" y="0" width="100" height="100" fill="rgb(100%,100%,100%)"></rest> <line x1="0" y1="50" x2="100" y2="50" stroke-linecap="round" stroke="rgb(0%,0%,0%)"></line> </svg> */ </script> </body> </html>
下面就是实现使用svg 画一条线的demo.
Tips: 通过网上的资料学习的，关键是想先来理解如何编写一个简单的编译器，及简单的理解AST(抽象语法树)
