[PerlChina] 2010 Perl Advent Day 17: 使用 Perl 实现小语言

http://advent.perlchina.org/2010/compiling.html (from agentzh)

=for advent_year 2010

=for advent_day 17

=for advent_title 使用 Perl 实现小语言

=for advent_author agentzh

日常工作中，我们经常会注意到可以发明一种小语言，来简化复杂问题的描述。此时，我们
需要做一个编译器，以便把我们自己的小语言翻译成机器可以理解的形式，比如某种高级
语言，甚至只是一个复杂的数据结构的序列化形式。

编译器一般由三部分构成：

=over

=item 语法/词法解析器 (Parser)

在 Perl 5 中，构造编译器最方便的利器之一便是 Damian Conway 的 Parse::RecDescent
模块。它在 CPAN 上拥有非常详尽的用法文档。

它生成的解析器是支持回溯的"递归下降"方式，具体细节请参考编译理论方面的书籍。

一个 SQL 语言的文法定义片段，使用 Parse::RecDescent 的语法类似下面这个样子：

=begin code

select_query: 'select' distinct(?) select_arg(s /,/)
from_clause(?)
where_clause(?)
group_by_clause(?)
order_by_clause(?)
limit_clause(?)
{ SQL::SelectQuery->new({ ... }) }
| <error>

=end code

但此模块的性能并不出色，对于大量的文本解析会花费较多的时间。此时，yacc 风格的
Parse::Yapp 模块可以让性能大幅提升，但它的功能就远没有 Parse::RecDescent
丰富和灵活了，因为它生成的解析器是标准的 LALR(1) 分析。

=item 解析树/抽象语法树 (AST)

使用简单的嵌套数组或者哈希对象可以在 Perl 5 中很好地表达简单的树形结构。但为了
后序的操作方便，我们会选择 Moose 来定义一套类似 DOM 的节点类。不过值得提醒的是，
使用 Moose 是有代价的，它会让你的纯 Perl 5 编写的编译器花费更多的时间来启动。

最近几年，Moose 的粉丝越来越多，或许你在自己的小编译器中也可以小试牛刀 ;)

比如对于一个类 SQL 的小语言，其二元运算符表达式的 AST 节点可以用 Moose 定义如下：

=begin code

package SQL::BinaryRelExpr;
use Moose;
use lib 'lib';
use SQL::ArithExpr;

extends 'SQL::RelExpr';

has 'terms',
is => 'rw',
isa => 'ArrayRef[SQL::ArithExpr]',
required => 1;

has 'operator',
is => 'rw',
isa => 'Str',
required => 1;

...

1;

=end code

=item 代码生成器 (Code Emitter)

很多时候，我们直接写 Perl 5 代码来遍历 AST 就可以直接生成目标代码（或者说最终
想要的文本）。但还有一些场合，特别适合使用 Perl Template Toolkit (TT2) 来
作模版驱动的代码生成。谁说 TT2 模版只能用来生成 HTML 和 XML? 我们经常在自己
的工作中使用 TT2 模版来生成 Lua, C, 甚至 Perl ;)

把"写程序的程序"的革命进行到底！

=back

Perl 6 为编译器的构造提供了语言级别的完美支持。我们不必再求助于第三方模块来
实现自己的小语言了。Perl 6 的 regex 引擎已经强大到足以解析像 Perl 6 本身
这样复杂的语言的文法了。小语言的未来更值得期待！

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Fayland Lam // http://www.fayland.org/

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