(基于Java)编写编译器和解释器第8A章：基于Antlr解析&解释执行Pascal控制语句(连载)

在第7，8章我们分别学习了Pascal控制语句的解析，解释执行，还涉及到了一点点优化，虽然好像花的时间不多，但是用Antlr之后就会发现还是很啰嗦。Antlr对于编译器作者来说，或许不是性能最好的，但是对于语言前期的论证，运行时原型的快速构建都有非常重要意义，尤其语法较多(也就是EBNF Rule条数很多)。更进一步说，即使有很多优化，Antlr的源代码和代码生成(Codegen）这一块完全可以定制。我们可以在语言，运行时稳定之后来个手写版:)。好了，废话不多说了，先看控制语句的语法。

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控制语句的语法

这几个控制语句，FOR最复杂，CASE其次，下面的语法描述严格遵循第7章的分析树显示。

statement:
  compound_statement | assignment_statement | control_statement;
control_statement:
  while_statement | repeat_statement | for_statement | if_statement | case_statement;
while_statement:
  WHILE t1=expression DO s1=statement ->^(LOOP ^(NOT $t1) $s1);
repeat_statement:
  REPEAT s1=statement_list UNTIL t1=expression ->^(LOOP $s1 $t1);
for_statement
@init{
  PascalNode id_node = null;
  PascalNode id_cp1=null;
  PascalNode id_cp2=null;
  PascalNode id_cp3=null;
  PascalNode op_node=null;
  boolean increment = true;
  PascalNode one_constant = (PascalNode)adaptor.create(NUMBER,"1");
  ((PascalAntlrToken)one_constant.getToken()).setValue(new Integer(1));
}:
  (FOR a1=assignment_statement {
          id_node =(PascalNode) ((PascalNode)a1.getTree()).getChild(0);
          id_cp1 = (PascalNode)id_node.dupNode();
          id_cp2=  (PascalNode)id_node.dupNode();
          id_cp3=  (PascalNode)id_node.dupNode();
         }
    (TO{op_node=(PascalNode) adaptor.create(PLUS,"+");} | DOWNTO{increment=false;op_node=(PascalNode) adaptor.create(MINUS,"-");})
        q=(e11=expression->{increment}?^(GT {id_cp1} $e11)->^(LT {id_cp1} $e11))
              DO s2=statement) ->^(COMPOUND $a1 ^(LOOP ^(TEST $q) $s2 ^(ASSIGN {id_cp2} ^({op_node} {id_cp3} {one_constant}))));
if_statement:
  IF t1=expression THEN s1=statement ((ELSE)=>ELSE s2=statement)? -> ^(IF $t1 $s1 $s2?);
case_statement:
  CASE e1=expression OF bhs=case_branches END ->^(SELECT $e1 $bhs);
case_branches:
  case_branch (SEMI case_branch)* SEMI? -> case_branch+;
case_branch:
  c1=constant_list COLON s1=statement ->^(SELECT_BRANCH $c1 $s1);
constant_list:
  constant(COMMA constant)* -> ^(SELECT_CONSTANTS constant+);
constant:
  NUMBER | NUMBER_REAL | STRING;

这个语法有几个地方要说明一下：

• 第1行：在语句的集合里面加入5个控制语句
• 第10行：Antlr的Rule Action，一般有@init和@@after，@init表示在rule代码生成前插入代码，@after表示rule代码生成后插入的代码。
• 第22行到28行：我们分别使用了语义预测(Semantic Predication)嵌套的Antlr Rewrite（重写功能)。
• 第30行：针对"dangling else"的情况使用了语法预测(Syntax Predication)。在"ElSE"后使用=>的语法预测表示如果发现ELSE，马上在同一条规则内解析接下来的语句，即贪婪型解析法。

如果使用了如下的"foo.txt"进行语法树构建

BEGIN {FOR statements}
    j := 1;

    FOR k := j TO 5 DO n := k;

    FOR k := n DOWNTO 1 DO j := k;

    FOR i := 1 TO 2 DO BEGIN
        FOR j := 1 TO 3 DO BEGIN
            k := i*j
        END
    END
END.

那么Antlr生成的分析树图形将会是（图太大，只截取后面两个循环的)：

控制语句的语义(即解释执行)