用c語言手搓一個600行的類c語言解釋器: 給編程初學者的解釋器教程（1）- 目標和前言

用c語言手搓一個600行的類c語言解釋器: 給編程初學者的解釋器教程（1）- 目標和前言

用c語言手搓一個600行的類c語言解釋器: 給編程初學者的解釋器教程（1）- 目標和前言
用c語言手搓一個600行的類c語言解釋器: 給編程初學者的解釋器教程（2）- 簡介和設計
用c語言手搓一個600行的類c語言解釋器: 給編程初學者的解釋器教程（3）- 詞法分析
用c語言手搓一個600行的類c語言解釋器: 給編程初學者的解釋器教程（4）- 語法分析1：EBNF和遞歸下降文法
用c語言手搓一個600行的類c語言解釋器: 給編程初學者的解釋器教程（5）- 語法分析2: tryC的語法分析實現

項目github地址及源碼：
https://github.com/yunwei37/tryC

一個小目標

這一系列教程希望面向初學者，使用c語言手工實現一個簡單的解釋器來玩，不需要您掌握除了c語言以外的其他前置知識，也不需要您學習過編譯原理的相關知識（當然如果能對簡單的數據結構有所瞭解的話會更好，比如樹、棧等）。

寫一個能執行代碼的解釋器不僅是一件很有（zhuang）趣（bi）的事情，大概也可以作爲剛學習完c語言的一個練手的小項目啦

不同於大部分常見的其他只支持四則運算的所謂”手工解釋器“教程，我們希望在代碼結構儘量清晰的600行代碼中，手工（不借助lex/yacc等工具）完成一個腳本語言“try”，實現以下功能：

• 選擇和循環的流程控制語句
• 支持的數據類型：雙精度浮點數、字符型、字符串、浮點數數組
• 支持函數和變量的定義、函數的遞歸調用、嵌套作用域

（如果看不懂下面這段也沒關係，可以略過啦）

這個小玩意採用遞歸下降法進行語法分析，同時不顯式構建語法樹，不生成中間代碼或目標代碼，在語法分析的同時進行解釋執行；

解釋器可運行的代碼示例

遞歸計算文波那契數列 1 - 15，將結果存入數組中，並打印：

# Fibonacci sequence
func fun{ 
	if(x <= 2){  
		return(1);  
	}
	y = 0;
	x = x - 1;
	y = fun(x);
	x = x - 1;
	return(y + fun(x));
};

# save the Fibonacci sequence of 1 to 15 in an array 
array arr(15);	
x = 1;
while( x <= 15 ){
	arr[x - 1] = fun(x);
	x = x + 1;
}

puts("Fibonacci sequence:");
# print the Fibonacci sequence of 1 to 15
i = 0;
while(i < 15){			
	print(arr[i]);
	i=i+1;
}

（起名困難x）這個小玩意我們就隨便叫它tryC吧，當做是一個小的嘗試。

本人水平有限，如有疏漏之處，還請多多指教。

部分語言規則：

• 註釋在一行內，以‘#’開頭；
• 語句以‘;’結尾
• 賦值語句類型：

  x = 123.4;
  x = 'c';
  x = "hello world!";
  

• 循環語句：

  while( bool ){
      statements
  }
  

• 選擇語句：

  if( bool ){
      statements
  }
  
  if( bool ){
      statements
  }else{
      statements
  }
  

• 定義函數：函數參數在定義中不出現，在調用中獲取；返回值爲double

  func function_name{
      ...
      return(expression);
  }
  
  

• 定義數組：

  array array_name(array_length);        
  
  

• 輸入輸出：

  puts(string);
  print(num);
  read(num);
  

寫在前面

關於寫這玩意的緣由（寫的很亂可以不看系列）

之前大一學c語言的時候，老師要求實現一個四則運算的計算器，於是我想…要是能給計算器加上函數和變量的定義就好啦…那大概能算一個簡單的解釋器？我應該怎樣去實現它呢？就去查了不少資料七拼八湊加上自己腦補搓了一個出來…雖然能跑起來但是代碼混亂不堪一塌糊塗，不過也挺好玩的。

這裏的部分是過了一年之後大二學編譯原理的時候，把當時的代碼用相對比較規範完善的方式重寫了一遍，也因此希望把它整理成一個簡單的教程，讓c語言的初學者也可以愉快地搓一個解釋器玩；或者讓學過編譯原理的同學，能夠把理論和實踐聯繫起來，（不要像我一樣被一大堆的理論迷惑住或嚇跑），對於如何構造一個解釋器有個直觀感性的認識，並且發現它並不像想象的那麼困難。

需要了解的前置知識

• c語言的指針、函數指針、結構體等
• 遞歸的思想

心理準備

• 寫一個600行的解釋器雖然不算什麼大工程，但相關的原理還是稍微有些複雜的，可能需要多花一些時間理解程序的運行過程；

• 代碼可能難以調試，尤其在沒有生成中間代碼的情況下；

參考資料

• 《編譯原理及其實踐》

• c4
  用四個函數和很少的代碼就完成了功能相當完善的 C 語言編譯器, 並且能夠自舉；我自己寫作的時候也借鑑了c4的許多實現思想；

• 手把手教你構建 C 語言編譯器
  對c4的一個重寫版，附有詳細的中文教程

• Let’s Build a Compiler, by Jack Crenshaw
  一個英文的初學者教程，講解如何實現一個編譯器