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《用 C 语言开发一门编程语言 — 交互式解析器》
《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》
《用 C 语言开发一门编程语言 — 异常处理》
《用 C 语言开发一门编程语言 — S-表达式》
《用 C 语言开发一门编程语言 — Q-表达式》
《用 C 语言开发一门编程语言 — 变量元素设计》
《用 C 语言开发一门编程语言 — 基于 Lambda 表达式的函数设计》
《用 C 语言开发一门编程语言 — 条件分支》
字符串
每次我们更新程序并重新运行的时候，重新输入所有函数令人苦恼。在本章中，我们将为 Lispy 添加从文件加载代码的功能。该功能让我们建立一个标准库。
当用户加载文件时，我们需要其提供一个由文件名组成的字符串。我们的语言现在支持符号类型，但仍然不支持包含空格以及其他字符的字符串类型。所以，我们需要添加字符串类型的 lval 来指定我们所需的文件名。
像在其他章节中一样，我们通过在枚举中添加新条目并添加新的 lval 来表示字符串类型的数据：
enum { LVAL_ERR, LVAL_NUM, LVAL_SYM, LVAL_STR,
LVAL_FUN, LVAL_SEXPR, LVAL_QEXPR };
- lval 结构体：
/* Basic */
long num;
char* err;
char* sym;
char* str;
- 构造函数：
lval* lval_str(char* s) {
lval* v = malloc(sizeof(lval));
v->type = LVAL_STR;
v->str = malloc(strlen(s) + 1);
strcpy(v->str, s);
return v;
}
- 删除部分
case LVAL_STR: free(v->str); break;
- 复制部分
case LVAL_STR: x->str = malloc(strlen(v->str) + 1);
strcpy(x->str, v->str); break;
- 等于部分
case LVAL_STR: return (strcmp(x->str, y->str) == 0);
- 类型名部分
case LVAL_STR: return "String";
在此，我们需要做一些额外工作来实现字符串打印函数。Lispy 内部存储字符串与所打印字符串有所区别。我们希望在打印用户所输入的字符串时，会使用转义字符（如
）来表示换行符。
因此，我们需要在打印字符串之前将其转义。幸运的是，我们可以使用mpc函数来为我们做这件事。在打印函数中，我们添加以下内容：
case LVAL_STR: lval_print_str(v); break;
以及：
void (lval* v) {
/* Make a Copy of the string */
char* escaped = malloc(strlen(v->str)+1);
strcpy(escaped, v->str);
/* Pass it through the escape function */
escaped = mpcf_escape(escaped);
/* Print it between " characters */
printf(""%s"", escaped);
/* free the copied string */
free(escaped);
}
读取字符串
添加对字符串解析的支持。跟以往相同，添加名称为string的新语法规则到 Lispy 语法分析器中。我们将要使用的字符串表示规则与 C 相同。这意味着字符串实质上是两个引号 " 之间的一系列转义字符或普通字符组成。
string: /"(\\.|[^"])*"/ ;
该正则表达式的含义是：该字符串是从 " 字符开始，后面跟着零个或多个跟着任意字符 . 的反斜杠 \，或者非 " 的任意字符 [^\"]。最后，以 " 收尾。
我们也需要在 lval_read 函数中添加一个case来处理字符串读取：
if (strstr(t->tag, "string")) { return lval_read_str(t); }
因为字符串是以转义形式输入的，所以我们需要创建 lval_read_str 函数来解决这个问题。 这个功能有点棘手，因为它必须解决以下问题。 首先，它必须剥离字符串两侧 " 字符。然后必须对转义字符串进行解码，将一系列转义字符（如
）转换成实际编码字符。最后必须创建一个新的 lval 并清理函数中使用过的内存。
lval* lval_read_str(mpc_ast_t* t) {
/* Cut off the final quote character */
t->contents[strlen(t->contents)-1] = ' ';
/* Copy the string missing out the first quote character */
char* unescaped = malloc(strlen(t->contents+1)+1);
strcpy(unescaped, t->contents+1);
/* Pass through the unescape function */
unescaped = mpcf_unescape(unescaped);
/* Construct a new lval using the string */
lval* str = lval_str(unescaped);
/* Free the string and return */
free(unescaped);
return str;
}
如果这一切都没有问题，我们应该能够在 REPL 中使用字符串：
lispy> "hello"
"hello"
lispy> "hello
"
"hello
"
lispy> "hello""
"hello""
lispy> head {"hello" "world"}
{"hello"}
lispy> eval (head {"hello" "world"})
"hello"
lispy>注释
跟 C 语言一样，我们可以使用注释来告知其他人（或我们自己）相关代码的用途或编写原因。 C 语言注释在 /* 和 */ 之间，Lisp 注释则以 ; 开头，并读取至行尾。
正则表达式为：
comment : /;[^\r\n]*/ ;和字符串一样，我们需要创建一个新的解析器并在 mpca_lang 中更新语法。 此外，还需将对应解析器添加到 mpc_cleanup，并同步更新解析器个数。
mpca_lang(MPCA_LANG_DEFAULT,
"
number : /-?[0-9]+/ ;
symbol : /[a-zA-Z0-9_+\-*\/\\=<>!&]+/ ;
string : /"(\\.|[^"])*"/ ;
comment : /;[^\r\n]*/ ;
sexpr : '(' <expr>* ')' ;
qexpr : '{' <expr>* '}' ;
expr : <number> | <symbol> | <string>
| <comment> | <sexpr> | <qexpr>;
lispy : /^/ <expr>* /$/ ;
",
Number, Symbol, String, Comment, Sexpr, Qexpr, Expr, Lispy);
mpc_cleanup(8,
Number, Symbol, String, Comment,
Sexpr, Qexpr, Expr, Lispy);
因为注释仅仅是供程序员分析代码，所以用于读取代码的内置函数只是忽略它们。我们可以在 lval_read 中添加一个类似于括号处理方式的子句来处理注释。
if (strstr(t->children[i]->tag, "comment")) { continue; }
注释在 REPL 没有多大用处，但在给代码加上评注方面非常有用。
文件加载函数
我们想构建一个函数，当传入文件名称时加载并对文件中表达式求值。为了实现这个函数，我们需要用到语法解析器，因为我们需要其来读取文件内容、解析表达式并求值。加载函数将依赖于名为 Lispy 的 mpc_parser*。
因此，就像函数一样，我们需要前向声明解析器指针，并将其放置于文件的顶端：
mpc_parser_t* Number;
mpc_parser_t* Symbol;
mpc_parser_t* String;
mpc_parser_t* Comment;
mpc_parser_t* Sexpr;
mpc_parser_t* Qexpr;
mpc_parser_t* Expr;
mpc_parser_t* Lispy;
我们的 load 函数就像任何其他内置函数一样。其首先需要检查输入参数是否为单个字符串。然后我们调用 mpc_parse_contents 函数通过语法解析器读入文件的内容。就像 mpc_parse 一样，它将文件内容解析为一些其中包含抽象语法树或错误的 mpc_result 对象。
与命令提示符略有不同，在成功解析文件时，我们不应将其视为一个表达式。在输入文件时，我们让用户列出多个表达式并对所有表达式单独求值。为了实现这个需求，我们需要遍历文件内容中的每个表达式并逐个进行求值。如果出现任何错误，我们应该打印错误信息并继续。
若解析出错，我们将提取错误信息并返回一个 error 型 lval。若解析正确，则此内置函数的返回值为一个空表达式。
lval* builtin_load(lenv* e, lval* a) {
LASSERT_NUM("load", a, 1);
LASSERT_TYPE("load", a, 0, LVAL_STR);
/* Parse File given by string name */
mpc_result_t r;
if (mpc_parse_contents(a->cell[0]->str, Lispy, &r)) {
/* Read contents */
lval* expr = lval_read(r.output);
mpc_ast_delete(r.output);
/* Evaluate each Expression */
while (expr->count) {
lval* x = lval_eval(e, lval_pop(expr, 0));
/* If Evaluation leads to error print it */
if (x->type == LVAL_ERR) { lval_println(x); }
lval_del(x);
}
/* Delete expressions and arguments */
lval_del(expr);
lval_del(a);
/* Return empty list */
return lval_sexpr();
} else {
/* Get Parse Error as String */
char* err_msg = mpc_err_string(r.error);
mpc_err_delete(r.error);
/* Create new error message using it */
lval* err = lval_err("Could not load Library %s", err_msg);
free(err_msg);
lval_del(a);
/* Cleanup and return error */
return err;
}
}
命令行参数
我们可以通过文件加载函数添加一些其他编程语言的典型功能。当文件名作为参数提供给命令行时，我们会去尝试运行这些文件。例如，要运行 python 文件，可以编写 python filename.py。
我们通过使用赋给 main 函数的 argc 和 argv 形参来访问这些命令行参数。这意味着如果 argc 设置为 1，我们调用解释器，否则通过 builtin_load 函数运行每个参数。
/* Supplied with list of files */
if (argc >= 2) {
/* loop over each supplied filename (starting from 1) */
for (int i = 1; i < argc; i++) {
/* Argument list with a single argument, the filename */
lval* args = lval_add(lval_sexpr(), lval_str(argv[i]));
/* Pass to builtin load and get the result */
lval* x = builtin_load(e, args);
/* If the result is an error be sure to print it */
if (x->type == LVAL_ERR) { lval_println(x); }
lval_del(x);
}
}
现在写一些基础程序并尝试去以命令行参数的方式去调用。
lispy example.lspy打印函数
如果我们从命令行运行程序，我们可能希望它们输出一些数据，而不仅仅是定义函数和其他值。 我们可以在 Lispy 中添加一个 print 函数，该函数复用了现有的 lval_print 函数。
该函数打印由空格分隔的每个参数，然后打印换行符完成整个流程。 函数返回空表达式。
lval* builtin_print(lenv* e, lval* a) {
/* Print each argument followed by a space */
for (int i = 0; i < a->count; i++) {
lval_print(a->cell[i]); putchar(' ');
}
/* Print a newline and delete arguments */
putchar('
');
lval_del(a);
return lval_sexpr();
}
报错函数
我们还可以利用字符串添加报错函数。 该函数将用户提供的字符串作为输入，并将其提供给 lval_err 作为报错信息。
lval* builtin_error(lenv* e, lval* a) {
LASSERT_NUM("error", a, 1);
LASSERT_TYPE("error", a, 0, LVAL_STR);
/* Construct Error from first argument */
lval* err = lval_err(a->cell[0]->str);
/* Delete arguments and return */
lval_del(a);
return err;
}
最后一步是将以上函数注册为内置函数。 现在我们终于可以开始构建函数库并将其写入文件中。
/* String Functions */
lenv_add_builtin(e, "load", builtin_load);
lenv_add_builtin(e, "error", builtin_error);
lenv_add_builtin(e, "print", builtin_print);
源代码
Github：https://github.com/JmilkFan/Lispy.git
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> print "Hello World!"
"Hello World!"
()
lispy> error "This is an error"
Error: This is an error相关阅读：