練習 35：解釋器
譯者：飛龍
協(xié)議：CC BY-NC-SA 4.0
自豪地采用谷歌翻譯
解析中的最后一個練習應該既具有挑戰(zhàn)性又有趣掌桩。你終于可以看到铺厨，你的微型 Python 腳本運行并做了一些事情。難以理解這個章節(jié)和解析的概念很正常。如果你發(fā)現(xiàn)你已經(jīng)到達了這里革娄，而且你不太明白發(fā)生了什么，請退后一步纪他，再考慮在這一部分做一些練習桶至。在繼續(xù)之前，重復幾次這個章節(jié)啦桌，這可以幫助你在最后兩個練習中制作自己的小語言溯壶。
我故意不會在本練習中包含任何代碼，以便你必須根據(jù)解釋器工作方式的描述來嘗試甫男。你已經(jīng)有了 Python 作為參考且改，我們的微型 Python 示例應該如何操作這些小語句。你知道如何用訪問者模式來遍歷你的解析樹板驳。剩下的就是讓你編寫一個解釋器又跛，它可以將它們結(jié)合在一起，并使你的小腳本運行若治。
解釋器和編譯器
在編程語言的世界里慨蓝，存在解釋語言和編譯語言感混。編譯語言接受你的輸入的源碼，并進行掃描菌仁，解析和分析階段。然后静暂，編譯器基于這個分析產(chǎn)生機器碼济丘，通過遍歷它并編寫真正的（或假的）計算機所需的字節(jié)，來使 CPU 運行洽蛀。一些編譯器增加了一個額外的步驟摹迷，將輸入的源碼翻譯成通用的“中間語言”，然后將其編譯為機器的字節(jié)郊供。編譯器通常是確定的峡碉，因為你通常不能僅僅運行編譯器，而是首先必須通過編譯器運行源代碼驮审，然后執(zhí)行結(jié)果鲫寄。C 是一個經(jīng)典的編譯器，你可以這樣運行 C 程序：
$ cc ex1.c -o ex1
$ ./ex1
cc命令是“C 編譯器”的意思疯淫，也就是說地来，你選取了文件ex1.c，掃描熙掺，解析未斑，并進行分析，然后輸出可執(zhí)行字節(jié)到文件ex1币绩。一旦你完成了蜡秽，你就可以像其他任何程序一樣運行它。
解釋器不會生成你運行的編譯后字節(jié)碼缆镣，而是直接運行并分析結(jié)果芽突。它“解釋”輸入語言，就像我把我的漢語轉(zhuǎn)換為我朋友的泰語董瞻。它加載源文件诉瓦，然后像編譯器那樣進行掃描，解析和分析力细。之后睬澡，它只是使用解釋器的自己的語言（在這里是 Python），來根據(jù)分析來運行它眠蚂。
如果我們要在 Python 中實現(xiàn) JavaScript 解釋器煞聪，我們會“使用 Python 解釋 JavaScript”。JavaScript 是我的漢語逝慧，一個解釋器正在為我將其憑空解釋為 Python（泰語）昔脯。如果我想用 Python 解釋 JavaScript 的1 + 2啄糙，我可能會這樣做：
掃描
1 + 2并產(chǎn)生記號INT(1) PLUS INT(2)。將其解析為表達式
AddExpr(IntExpr(1), IntExpr(2))分析它云稚，將文本
1和2轉(zhuǎn)換為實際的 Python 整數(shù)隧饼。使用 Python 代碼
result = 1 + 2解釋它，我可以將其轉(zhuǎn)給剩余的解析樹静陈。
與之相比燕雁，編譯器會做 1~3 的任何事情。但是在第四步它會編寫字節(jié)碼（機器碼）到另一個文件鲸拥，我可以將其運行在 CPU 上拐格。
Python 兩者都是
Python 更現(xiàn)代化，通過幾乎完成編譯和解釋刑赶，利用更快的計算機捏浊。它將像解釋器一樣工作，所以你不必經(jīng)歷編譯階段撞叨。但是金踪，解釋器出奇地慢，所以 Python 有一個內(nèi)部的虛擬機牵敷。當你運行腳本時热康，例如python ex1.py，Python 實際上會運行它并將其編譯到__pycache__目錄中的ex1.cpython -36.pyc文件劣领。該文件是字節(jié)碼姐军，Python 程序知道如何加載和運行，它的工作原理就像假的機器代碼尖淘。
譯者注：但是沒有 JIT 的情況下還是很慢奕锌。
你的解釋器永遠不會，也不應該是這樣的村生。你的解釋器應該只是掃描惊暴，解析，分析和解釋微型 Python 腳本趁桃。
如何編寫解釋器
當你編寫解釋器時辽话，你將需要工作在所有三個階段之間，來修復你錯過或做錯的東西卫病。我建議你先添加數(shù)字油啤，然后再處理更復雜的表達式，直到你的腳本能夠運行蟀苛。我會像這樣完成它：
- 將你的第一個
interpret方法添加到AddExpr類益咬，并讓它打印出一條消息。 - 讓你的解釋器能夠可靠地訪問這個類帜平，并傳入它需要的
PunyPyWorld幽告。 - 一旦你完成了梅鹦，你可以調(diào)用
AddExpr.interpret來計算它的兩個表達式的和，并返回結(jié)果冗锁。 - 之后齐唆，你必須弄清楚，這個
interpret步驟的結(jié)果應該到哪里去冻河。為了保持簡單箍邮，讓我們假設(shè)微型 Python 是一種基于表達式的語言，所以一切都返回一個值芋绸。在這種情況下媒殉，對一個解釋器的調(diào)用總是具有返回值担敌，父調(diào)用可以使用它摔敛。 - 最后，由于微型 Python 基于表達式全封，你可以讓你的
Interpreter打印出其interpret調(diào)用的最終結(jié)果马昙。 - 如果你這樣做，你將會獲得解釋器的基礎(chǔ)知識刹悴，你可以開始執(zhí)行所有其他的
interpret方法行楞，使其運行。
挑戰(zhàn)練習
編寫微型 Python 的解釋器土匀，應該只涉及編寫另一個訪問者模式子房，它遍歷分析后的解析樹，并完成解析樹讓它做的任何事情就轧。你唯一的目標就是讓這個很小的（甚至是微型的）腳本運行证杭。這似乎是愚蠢的，因為這只是三行代碼妒御，但它涵蓋編程語言中的各種主題：變量解愤，加法，表達式乎莉，函數(shù)定義和函數(shù)調(diào)用送讲。如果你實現(xiàn)了if語句，你幾乎可以有一個可工作的編程語言惋啃。
你的任務是編寫一個PunyPyInterpreter類哼鬓，它接受PunyPyWorld和PunyPyAnalyzer的運行結(jié)果來執(zhí)行腳本。你必須實現(xiàn)print边灭，僅僅用于打印其變量魄宏，但其余的代碼，應該在你遍歷每個產(chǎn)生式類的時候運行存筏。
研究性學習
- 一旦你擁有了
PunyPyInterpreter宠互，你應該實現(xiàn)if語句和布爾表達式味榛，然后擴展你的語言測試集，來確保這是有效的予跌。盡可能為這個小型 Python 解釋器增加功能搏色。 - 如何使微型 Python 也擁有語句？
深入學習
你應該能夠?qū)W習盡可能多的語言的語法和規(guī)范券册。繼續(xù)尋找一些語言并學習它們频轿，但是使用該語言的源代碼來完成。你還應該完整學習 https://tools.ietf.org/html/rfc5234 上面的 IETF ABNF 規(guī)范烁焙，來為自己準備接下來的兩項練習航邢。
