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完整實(shí)現(xiàn)代碼及antlr語法規(guī)則文件在這里:https://github.com/czqasngit/DynamicDSL

上一節(jié),我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)類型的定義,在此基礎(chǔ)上我們就可以來實(shí)現(xiàn)我們的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)了。

在實(shí)現(xiàn)某個(gè)具體節(jié)點(diǎn)(比如一無表達(dá)式節(jié)點(diǎn))之前，我們需要抽象出一個(gè)基類SemaASTNode。

它的定義如下:

namespace DynamicDSL {
    /// 整理后可運(yùn)算的AST
    class SemaASTNode {
    protected:
        SemaContext *context;
    public:
        enum Type {
            None    = 1<<0,
            Assign  = 1<<1, /// 賦值表達(dá)式, 改變上下文環(huán)境中已存在變量的值
            Declare = 1<<2, /// 申明變量,上下文環(huán)境中增加變量
            Value   = 1<<3  /// 求值表達(dá)式
        };
        /// 節(jié)點(diǎn)的類型
        Type type;
        SemaASTNodeObject object;
    public:
        SemaASTNode() {
            this->type = None;
        }
        SemaASTNode(SemaContext *context, Type type) {
            this->type = type;
            /// 復(fù)制,單獨(dú)管理context的內(nèi)存
            this->context = SemaContext::copy(context);
        }
        virtual ~SemaASTNode() {
            //cout << "SemaASTNode: release" << endl;
            delete context;
        }
        /// 求節(jié)點(diǎn)的值
        virtual void run() {  }
        /// 獲取節(jié)點(diǎn)的值
        SemaASTNodeObject getResult() { return object; }
    };
};

基類定義了共有的數(shù)據(jù)SemaContext(執(zhí)行時(shí)的環(huán)境變量),Type(表達(dá)式類型),SemaASTNodeObject(表達(dá)式運(yùn)算結(jié)果)。

同時(shí)還定義了一個(gè)虛函數(shù),它抽象了節(jié)點(diǎn)結(jié)算的過程,每一種不同的節(jié)點(diǎn)都需要實(shí)現(xiàn)這個(gè)函數(shù)來完成具體節(jié)點(diǎn)的運(yùn)算，這樣就很方便的只需要調(diào)用節(jié)點(diǎn)的run我們就能得到想要的結(jié)果了。

virtual void run() { assert(false); }

運(yùn)算結(jié)果保存賦值給object,通過getResult()就可以取到節(jié)點(diǎn)的運(yùn)算結(jié)果。

接下來我們來看最簡單的也是最重要的節(jié)點(diǎn)Primay節(jié)點(diǎn):SemaPrimaryASTNode。

這個(gè)節(jié)點(diǎn)需要完成兩個(gè)小功能,第一就是ID標(biāo)識(shí)符的消解,我們需要將解析到的標(biāo)識(shí)符解析成最終要獲得的值。

比如我們有一個(gè)變量是age,他的值是30，在SemaPrimaryASTNode里面我們就需要將age替換成30。

而實(shí)現(xiàn)這個(gè)邏輯的代碼就在run()函數(shù)里面,當(dāng)被調(diào)用的時(shí)候就替換成最終的值了。

void run() override {
    if(idTokenText.empty() &&
       stringTokenText.empty() &&
       intTokenText.empty() &&
       doubleTokenText.empty() &&
       tfTokenText.empty()) {
            object = SemaASTNodeObject(*context);
    } else {
       /// 這里對變量進(jìn)行消解
       if(!idTokenText.empty()) {
           object = this->context->getVariableValue(idTokenText);
       } else if(!stringTokenText.empty()) {
           object.setValue(stringTokenText.substr(1, stringTokenText.length() - 2));
       } else if(!intTokenText.empty()) {
           object.setValue(stod(intTokenText));
       } else if(!doubleTokenText.empty()) {
           object.setValue(stod(doubleTokenText));
       } else if(!tfTokenText.empty()) {
           if(tfTokenText == "true") {
               object.setValue(true);
           } else {
               object.setValue(false);
           }
       } else {
           cout << "[Warning] " << "未支持的類型" << endl;
       }
    }
}

接下來是一元運(yùn)算節(jié)點(diǎn): SemaUnaryASTNode他的實(shí)現(xiàn)也很簡單,因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在只簡單的支持了++ --運(yùn)算，所以我們要求他們的值類型一定是Number。

void run() override {
    this->node->run();
    this->object = node->getResult();
    /// 僅Number支持
    if(object.getType() == DynamicDSL::Number) {
        if(op == "++") {
            object.setValue(object.getValue<number>() + 1);
        } else if(op == "--") {
            object.setValue(object.getValue<number>() - 1);
        } else {
            throw "一元表達(dá)式暫不支持: " + op + " 運(yùn)算符";
        }
    } else {
        cout << "[Warning] " << "++或--只能對Number類型有效, " << "當(dāng)前的類型是: " << object.getTypeText() << endl;
    }
}

但是這里需要注意的是,SemaUnaryASTNode包含了一個(gè)節(jié)點(diǎn),而這個(gè)節(jié)點(diǎn)求出來的值就是一個(gè)Number類型的數(shù)據(jù)。

它也許是一個(gè)簡單的SemaPrimaryASTNode節(jié)點(diǎn),也許是一個(gè)更復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)，但是我們只關(guān)心他這個(gè)節(jié)點(diǎn)運(yùn)算的結(jié)果，在這個(gè)結(jié)果的基礎(chǔ)上再進(jìn)行一元運(yùn)算。

接下來是二元運(yùn)算,二元運(yùn)算也很簡單,它包含了兩個(gè)子節(jié)點(diǎn):

void DynamicDSL::SemaBinaryASTNode::run() {
    this->left->run();
    this->right->run();
    SemaASTNodeObject left = this->left->getResult();
    SemaASTNodeObject right = this->right->getResult();
    if(op == "*") {
        if(left.getType() == DynamicDSL::Number && right.getType() == DynamicDSL::Number) {
            object.setValue(left.getValue<number>() * right.getValue<number>());
        } else {
            cout << "[Warning] " << "二元表達(dá)式, 類型 " << left.getTypeText() << "與 " << right.getTypeText() << "不能進(jìn)行 ' " + op + " ' 運(yùn)算" << endl;
        }
    } else if(op == "/") {
        if(left.getType() == DynamicDSL::Number && right.getType() == DynamicDSL::Number) {
            object.setValue(left.getValue<number>() / right.getValue<number>());
        } else {
            cout << "[Warning] " << "二元表達(dá)式, 類型 " << left.getTypeText() << "與 " << right.getTypeText() << "不能進(jìn)行 ' " + op + " ' 運(yùn)算" << endl;
        }
    } else if(op == "%") {
        if(left.getType() == DynamicDSL::Number && right.getType() == DynamicDSL::Number)
            object.setValue((int)left.getValue<number>() % (int)right.getValue<number>());
        else {
            cout << "[Warning] " << "二元表達(dá)式, 類型 " << left.getTypeText() << "與 " << right.getTypeText() << "不能進(jìn)行 ' " + op + " ' 運(yùn)算" << endl;
        }
    } else if(op == "+") {
        if(left.getType() == DynamicDSL::String || right.getType() == DynamicDSL::String) {
            object.setValue(left.getText() + right.getText());
        } else if(left.getType() == DynamicDSL::Number && right.getType() == DynamicDSL::Number) {
            object.setValue(left.getValue<number>() + right.getValue<number>());
        } else {
            cout << "[Warning] " << "二元表達(dá)式, 類型 " << left.getTypeText() << "與 " << right.getTypeText() << "不能進(jìn)行 ' " + op + " ' 運(yùn)算" << endl;
        }
    } else if(op == "-") {
        if(left.getType() == DynamicDSL::Number && right.getType() == DynamicDSL::Number)
            object.setValue(left.getValue<number>() - right.getValue<number>());
        else {
            cout << "[Warning] " << "二元表達(dá)式, 類型 " << left.getTypeText() << "與 " << right.getTypeText() << "不能進(jìn)行 ' " + op + " ' 運(yùn)算" << endl;
        }
    } else if(op == "<") {
        if(left.getType() == DynamicDSL::Number && right.getType() == DynamicDSL::Number)
            object.setValue(left.getValue<number>() < right.getValue<number>());
        else {
            cout << "[Warning] " << "二元表達(dá)式, 類型 " << left.getTypeText() << "與 " << right.getTypeText() << "不能進(jìn)行 ' " + op + " ' 運(yùn)算" << endl;
        }
    } else if(op == "<=") {
        if(left.getType() == DynamicDSL::Number && right.getType() == DynamicDSL::Number)
            object.setValue(left.getValue<number>() <= right.getValue<number>());
        else {
            cout << "[Warning] " << "二元表達(dá)式, 類型 " << left.getTypeText() << "與 " << right.getTypeText() << "不能進(jìn)行 ' " + op + " ' 運(yùn)算" << endl;
        }
    } else if(op == ">") {
        if(left.getType() == DynamicDSL::Number && right.getType() == DynamicDSL::Number)
            object.setValue(left.getValue<number>() > right.getValue<number>());
        else {
            cout << "[Warning] " << "二元表達(dá)式, 類型 " << left.getTypeText() << "與 " << right.getTypeText() << "不能進(jìn)行 ' " + op + " ' 運(yùn)算" << endl;
        }
    } else if(op == ">=") {
        if(left.getType() == DynamicDSL::Number && right.getType() == DynamicDSL::Number)
            object.setValue(left.getValue<number>() >= right.getValue<number>());
        else {
            cout << "[Warning] " << "二元表達(dá)式, 類型 " << left.getTypeText() << "與 " << right.getTypeText() << "不能進(jìn)行 ' " + op + " ' 運(yùn)算" << endl;
        }
    } else if(op == "==") {
        if(left.getType() != right.getType()) {
            object.setValue(false);
        } else {
            object.setValue(left.getText() == right.getText());
        }
    } else if(op == "!=") {
        if(left.getType() != right.getType()) {
            object.setValue(true);
        } else {
            object.setValue(!(left.getText() == right.getText()));
        }
    } else if(op == "&&") {
        if(left.getType() == DynamicDSL::Bool && right.getType() == DynamicDSL::Bool)
            object.setValue(left.getValue

我們利用C++完成對節(jié)點(diǎn)的運(yùn)算求值，當(dāng)需要支持更多的二元運(yùn)算時(shí)我們就在這里對它進(jìn)行擴(kuò)展就可以了。

在求值之前我們需要先求出左右兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)的值，通過這種模式可以無限擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)。

在說到三元運(yùn)算符之前，需要先說一下小括號(hào)運(yùn)算符，因?yàn)樗鼤?huì)改變節(jié)點(diǎn)運(yùn)算的優(yōu)先級(jí)。

它的實(shí)現(xiàn)如下:

void run() override {
    this->node->run();
    this->object = node->getResult();
}

首先求出小括號(hào)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的值,再把值賦值給節(jié)點(diǎn)自身，因?yàn)樾±ㄌ?hào)只改變了運(yùn)算優(yōu)先級(jí)。

接下來就是三元運(yùn)算了,它也很簡單:

void run() override {
    this->condition->run();
    this->first->run();
    this->second->run();
    SemaASTNodeObject condition = this->condition->getResult();
    SemaASTNodeObject first = this->first->getResult();
    SemaASTNodeObject second = this->second->getResult();
    if(condition.getType() == DynamicDSL::Bool) {
        if(condition.getValue<bool>()) {
            object = first;
        } else {
            object = second;
        }
    } else {
        cout << "[Warning] " << "三元表達(dá)式條件語句的結(jié)果必須是Bool數(shù)據(jù)類型" << endl;
    }
}

它有三個(gè)子節(jié)點(diǎn),分別是：條件節(jié)點(diǎn)，條件為真時(shí)的first節(jié)點(diǎn)，條件為假時(shí)的second節(jié)點(diǎn)。它的運(yùn)算規(guī)則就是判斷條件節(jié)點(diǎn),再把結(jié)果設(shè)置給節(jié)點(diǎn)自身。

最后還需要實(shí)現(xiàn)的就是取值節(jié)點(diǎn)了,取值節(jié)點(diǎn)可能是一個(gè)或多個(gè)連續(xù)的聚會(huì)運(yùn)算符，它的實(shí)現(xiàn)如下:

void run() override {
    /// 如果node不為null,則表示當(dāng)前取值是從上一個(gè)表達(dá)式的結(jié)果中取值
    /// 上一個(gè)表達(dá)式結(jié)果必須是一個(gè)SemaContext
    /// 如果是一個(gè)基礎(chǔ)類型,則不允許
    if(this->node) {
        /// 通過調(diào)用node的run,深度優(yōu)先計(jì)算出左值
        this->node->run();
        SemaASTNodeObject tmp = this->node->getResult();
        if(tmp.getType() == DynamicDSL::Object) {
            try {
                SemaContext tmpContext = tmp.getValue

如果它包含了一個(gè)子節(jié)點(diǎn),這個(gè)子節(jié)點(diǎn)運(yùn)算的結(jié)果是一個(gè)SemaContext,通過key獲取這個(gè)SemaContext中的數(shù)據(jù)。

如果它不包含子節(jié)點(diǎn),則從上下文環(huán)境中的SemaContext中去獲取值。

本節(jié)需要實(shí)現(xiàn)的節(jié)點(diǎn)就是這些了，小結(jié)：

? 通過抽象節(jié)點(diǎn),我們在運(yùn)算的時(shí)候不關(guān)心節(jié)點(diǎn)本身是怎么實(shí)現(xiàn)運(yùn)算的。

? 通過節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之前的引用實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)樹的擴(kuò)展。

? 最終我們只需要關(guān)心頂層節(jié)點(diǎn)返回的最終結(jié)果即可。

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