C++中的抽象语法树表示

Abstract Syntax Tree representation in C++

本文关键字：语法树 表示 抽象 C++      更新时间：2023-10-16

我已经有了创建令牌列表的令牌化器接口。我有解析器的工作机制。它真的很独特，很有魅力。我唯一怀念的是AST的基本结构。树、节点和语句应该如何在抽象级别上表示。我不需要任何实现，只需要一个快速的想法，它在类层次结构中应该是什么样子？我正在研究一种面向对象的语言。是的，我已经意识到我需要两种类型的陈述。一些返回值的"表达式"类型语句和一个不返回的指令流控制类型语句。非常感谢。

如果您的语言是命令式/c，那么常见的场景从顶部层次结构拆分为两个超类型开始：

  • 表达式
  • 声明

程序是一个语句列表，它本身就是一个语句。

对于扩展语句基类的语句类型，您可能希望有一个类。

一个典型的场景如下：

  • 语句块（语句列表）
  • ite（if then else）
  • for（一个带有初始化语句列表、检查表达式、增量语句和块的for循环
  • while（类似，但仅检查表达式
  • 变量声明
  • 赋值（包括+=-=++--，您可以用一个运算符字段、一个lval和一个rval将所有赋值封装在一个类中）
  • 函数调用（无效一个）

对于表达式：

  • Bop（二进制运算，任何有2个操作数和1个运算符的运算，即+-*/%|&&||=<
  • Uop（一元运算，任何有1个操作数和1个运算符的运算，即~！）
  • 函数调用（不是无效调用）
  • 条件表达式（exp？true val：false val）

拥有这两个抽象（表达式和语句）的好处是，在所有类中，您都将拥有抽象类型，并且能够使用访问者模式访问AST。

例如，有些类看起来像这样（伪代码）：

class Ite extends Statement {
   Expression condition;
   Statement ifBranch;
   Statement elseBranch;
}

class Bop extends Expression {
   BOperator operator;  // +, -. * or whatever
   Expression left;     // Left operand
   Expression right;    // Right operand
}

class StatementBlock extends Statement {
   List<Statement> statements;
}

class Assignment extends Statement {
   AOperator assignOp;  // = += -= etc.
   LVal lvalue;         // The lvalue cannot be an arbitrary expression, you will usually have a specific type for it
   Expression rvalue;   // Right value
}

此外，您还需要某种方式来表示类型（对于AST，仅静态类型就足够了，如果您还计划实现一些后端，那么您还需要一些动态类型）。

如果您不打算支持需要大小信息的固定大小数组，则通常可以使用一些枚举来指定静态类型。如果您想要大小为的固定大小数组，可以为类型实现一个类，并使数组类型包含额外的大小信息。

enum Type {
   CHAR,
   SHORT,
   INT,
   LONG,
   FLOAT,
   DOUBLE,
   ARRAY
}
class Float extends StaticType {
    final Type type = Type.FLOAT;
}
class Array extends StaticArray {
    final Type type = Type.ARRAY;
    int size;
}

然后，您将为AST中的每个类型实例化一个StaticType实例，例如，当用户声明变量时。如果将来计划进行静态类型检查，也可以使用相同的层次结构。

至于运行/解释AST形式的代码，您将需要一个Memory，它将保存一个包含运行时内存信息的堆栈/堆。此时，您需要将值及其类型信息一起存储。

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