Интерпретатор скрипта на С++
Всем привет.
Написал простой интерпретатор, конечно не конкурент lua, но тоже может пригодиться.
Кому интересно прошу.
Сразу пример, что получилось:
stringstream ss;
ss << "$a = 5;"
"$b = 2;"
"while($a > 1){"
" $a -= 1;"
" $b = summ($b, $a);"
" if($a < 4){"
" break;"
" }"
"}"
"$b";
string res = ir.cmd(ss.str()); // 9
Что хотелось
Идея была в том, чтобы полностью отделить функционал (пользовательские операторы и функции) от самого языка скрипта, ограничиться минимумом ключевых слов (всем известных), ну и сделать интерпретатор и язык компактным и удобным для использования.
Что получилось
Скриптовый язык вышел простой и ограниченный конечно.
Состоит из трех компонентов — переменные, выражения и функции, и нескольких базовых ключевых слов. Тип значений для всех компонентов — строка.
Нет жестко забитых функций и операторов, все добавляет программист перед запуском скрипта.
Как это работает
Первый этап — парсинг скрипта. На этом этапе идет синтаксический разбор текста скрипта: выделяются ключевые слова, операторы, функции.
Явно АСД не создается, но косвенно появляется (можно сказать в плоскости массива) в виде очереди операций, которые должны быть выполнены последовательно, то есть другими словами, все встречающиеся сущности попадают в массив операций сразу в нужном порядке выполнения.
Все ошибки написания скрипта находятся на этом этапе.
Второй этап — выполнение скрипта. Здесь идет проход по массиву операций, с последовательным выполнением каждой.
Внутри все построено на рекурсивном вызове функций и проверках условий вызова.
Основные компоненты скрипта:
- Переменная. Любая последовательность символов в коде скрипта начинающаяся с '$', считается переменной.
Переменные используются для хранения промежуточных результатов вычислений, и для передачи параметров в функции. Имеют глобальную область видимости.
Объявляются и используются только в коде скрипта, сразу использовать без объявления можно (значение по умолчанию — пустая строка):$c = 5 + 6; summ($c, 6);
Ко всем переменным в скрипте можно обращаться (и изменять их при необходимости) из основного кода, например, в функции:Intrerpreter ir; ir.addFunction("summScriptVars", [&ir](const vector& args) ->string { int res = 0; for (auto& v : ir.allVariables()) { if (isNumber(v.second)) res += stoi(v.second); } return to_string(res); }); - Выражение. Состоит из переменных, операторов и вызовов функций.
Обязательно должно заканчиваться символом ';'.
Может быть параметром функции, в этом случае его не нужно закрывать символом ';'.
В выражениях могут использоваться скобочки для повышения приоритета операций над переменными. О приоритете ниже.$b = 4; $c = 5 + $b + 3 - 7; $a = $b * (3 + $c) + summ($a, $b, $c + 1); - Функция. Любые функции создаются на уровне основного кода, в скрипте только используются. Функция принимает массив параметров, возвращает строку как результат работы.
Сначала функцию нужно определить и добавить в основном коде:Interpreter ir; ir.addFunction("summ", [](const vector& args) ->string { int res = 0; for (auto& v : args) { if (isNumber(v)) res += stoi(v); } return to_string(res); });
В скрипте функция вызывается по имени, параметры передаются в скобочках, как обычно:$b = summ($b, $a);
Функция может принимать другие функции и выражения:$b = 1; $c = summ($b, summ($b + 5, $b + $b - 1), 4); $a = $c - summ($b, 3); - Оператор. Любая последовательность символов в коде скрипта, заранее определенная в основном коде, считается оператором.
Сначала оператор нужно определить и добавить в основном коде:Interpreter ir; ir.addOperator("+", [](string& leftOpd, string& rightOpd) ->string { if (isNumber(leftOpd) && isNumber(rightOpd)) return to_string(stoi(leftOpd) + stoi(rightOpd)); else return leftOpd + rightOpd; }, 1); ir.addOperator("==", [](string& leftOpd, string& rightOpd) ->string { return leftOpd == rightOpd? "1" : "0"; }, 2); ir.addOperator("=", [](string& leftOpd, string& rightOpd) ->string { leftOpd = rightOpd; return leftOpd; }, 17);
При создании оператора помимо определения нужно задать приоритет.
Приоритет работает так же как в С++: нулевой наивысший, далее чем больше значение приоритета, тем позже будет выполнен оператор. Порядок выполнения операторов с одинаковым приоритетом — слева направо.
Операторы используются в выражениях.$c = 5 + 6; $b = 2; $a = $c + 5; $c = summ($a + 5 / $b);
Теперь опишу остальные ключевые слова языка скрипта, в основном это управляющие конструкции.
- while(condition){body}. Выполняет циклически последовательность выражений (далее, тело цикла) в зависимости от результата выполнения условия.
Условие заключается в скобочки '()' и, как и в любом языке, рассчитывается на каждой итерации цикла.
Условие считается выполненным, если результат расчета условия для численного значения не равен 0, для строкового значения — не пустая строка (численное значение — значит, что строка может быть преобразована в целое число).
Тело цикла заключается в фигурные скобки '{}', и состоит из неограниченной последовательности выражений и управляющих конструкций (то есть в теле цикла могут быть другие циклы).$c = 1; $b = 4; while($b > 0){ $c *= $b; $b -= 1; } - if(condition){body}. Выполняет однократно последовательность выражений в зависимости от результата выполнения условия.
$c = 1; $b = 4; if(($b - 4) == 0){ $c = $b; } - else{body}. Выполняет однократно последовательность выражений, если не было выполнено предыдущее условие.
$c = 1; $b = 4; if(($b - 3) == 0){ $c = $b; } else{ $b = $c; } - elseif(condition){body}. Выполняет однократно последовательность выражений, если не было выполнено предыдущее условие и выполняется текущее условие.
$c = 1; $b = 4; if(($b = $b - 3) == 0){ $c = $b; } elseif($c == summ($b)){ $b = $c; } - break; . Выполняет прерывание текущего цикла.
continue; . Начинает заново текущий цикл.$b = 4; while($b > 0){ $b = rand(10); if ($b == 3){ continue; } if ($b == 2){ break; } } - #macro name{body}. Объявление макроса.
#name; . Вставка тела макроса далее в коде.
Под макросом здесь имеется в виду код, который повторяется много раз в скрипте, и можно его заменить именем.#macro myMc{ $c = 1; $b = 4; }; $d = 5; #myMc; - goto l_name; . Перемещение на метку вверх или вниз по скрипту. Должен быть единственным оператором в выражении.
l_name: . Метка, на которую можно переместиться.
Метка обязательно должна начинаться с 'l_' (элл и нижнее подчеркивание) и заканчиваться ':'.$a = 5; while($a > 0){ $a -= 1; if ($a == 2){ goto l_myLabel; } } l_myLabel: $a;
На метку можно перемещаться из основного кода, например, в функции скрипта вызвать специальную функцию 'gotoOnLabel' (это конечно грязный хак, специально для месье, которые знают…):Interpreter ir; ir.addFunction("myJump", [&ir](const vector& args) ->string { if (!args.empty()) ir.gotoOnLabel(args[0]); } return ""; });
Как использовать и где может быть полезен
Предлагается использовать как код, то есть добавлять в свой проект файл исходного кода интерпретатора, он всего один. Заголовочный файл тоже единственный.
Может использоваться в простых случаях, когда не хочется подключать что-то внешнее, но нужно дать пользователю возможность интерактивно влиять на ход выполнения ПО.
Либо в случаях, когда не хочется давать пользователю в руки весь арсенал скриптовых языков, а ограничиться простым набором команд.
Еще можно попробовать построить RPC на его основе.
Что дальше, что планируется нового
Если коротко, то ничего.
Проект в ширину расти не будет, никаких новых ключевых слов, структур не планируется добавлять. Не хочу, чтобы он разбух и превратился в еще один птичий язык, в котором надо разбираться, что там наворочено, а здесь все пока прозрачно более-менее.
Только поддержка, правка багов, возможно, стоит добавить несколько заранее определенных пользовательских функций, отдельно.
Распространяется свободно, лицензия MIT
Спасибо.
P.S.:
Я писал его ранее когда-то давно, там получилось не очень. Тут после одного письма пользователя, решил все это дело переписать по нормальному.
Вот думал, публиковать-нет статью на эту поделку, по сути тривиальный баян в принципе, и есть уже мастодонты всякие в этой нише.
Нажал все-таки кнопочку, может еще кому-то пригодится когда.
