編譯抽象語法樹

對大多數開發人員來說，編譯就意謂著產生本地**，給人感覺就是乙個字，難。但是，並不一定要產生本地**，對於 dsl，通常產生其他更加通用的程式語言。.net 框架提供幾個把抽象語法樹編譯成程式的功能。

技術的選擇取決於幾個因素。例如，如果語言針對的是開發人員，那麼，生成文字檔案就足夠了，內容可以是 f#，也可以是其他語言，或者是編譯過的程式集，能在程式中使用；然而，如果針對的是終端使用者，那麼幾乎可以肯定，必須編譯然後動態[ on the fly ]執行。表12-1 彙總了各種可用選項。

表12-1 .net 的**生成技術技術

描述microsoft.csharp

.csharpcodeprovider

這個類支援動態產生的 c# 編譯檔案，既可以通過簡單地字串連線，也可以通過使用 system.codedom 命名空間。一旦**編譯成程式集，就可以動態載入到記憶體，通過反映執行。這個操作相對來說是昂貴的，因為它要求寫到磁碟，並使用反映去執行方法。

system.codedom

這是一組類，目標是在不同語言的可用操作之間進行抽象。其思想是，用在這個命名空間下可用的類來描述操作，然後，用提供程式把它編譯成選擇的語言。.net 為 c# 和 visual basic 發布了提供程式。

fsharp.compiler.codedom.dll

這是隨 f# 發行的 codedom 提供程式，它可以用於動態編譯 f#，方法與 c# 的 codedom 提供程式相似。

system.reflection.emit

有了這個命名空間，可以用中間語言建立程式集。由於中間語言提供了比 f#、c#，system.codedom 更多的功能，因此，更具靈活性。然而，由於是低階語言，就需要更多的耐心，為了獲得正確的結果，要花更多的時間。

mono.cecil

這個庫廣泛用於 mono 框架，既可以解析程式集，也可以動態建立程式集。

我們system.reflection.emit.dynamicmethod 類，並不是因為我們特別需要中間語言的靈活性，而是因為中間語言內建了浮點運算的指令，可以很適合實現我們的小語言。dynamicmethod 還提供了快捷、容易的方法可以呼叫產生的程式。

createdynamicmethod 方法才真正編譯抽象語法樹，通過掃瞄抽象語法樹和生成**。首先，建立dynamicmethod 類的例項，來操作這個中間語言，是定義來表示這個方法的：

let temp = new dynamicmethod("",(type float), paramstypes, meth.module)

然後，createdynamicmethod 開始遍歷樹。遇到識別符號，輸出的**是載入動態方法的引數：

| ident name ->

il.emit(opcodes.ldarg, paramnames.indexof(name))

當遇到文字時，輸出的中間語言**是載入這個文字的值：

| val x ->il.emit(opcodes.ldc_r8, x)

當遇到操作時，必須遞迴評估計算表示式的兩項，然後輸出的是表示要求操作的指令：

| multi (e1 , e2) ->

generateilinner e1

generateilinner e2

il.emit(opcodes.mul)

注意，如何運算是最後輸出的，在表示式的兩項遞迴評估之後。這樣做原因是中間語言基於堆疊，因此，來自其他運算的資料，在評估運算子之前，必須壓棧。

清單 12-7 是完整的編譯器。

清單 12-7 編譯從命令列輸入生成的抽象語法樹

opensystem.collections.generic

open system.reflection

open system.reflection.emit

openstrangelights.expressionparser

// get a list of all the parameter names

letrec getparamlist e =

letrecgetparamlistinner e names =

match e with

| identname ->

if not (list.exists (funs -> s = name) names) then

name :: names

else

names

| multi(e1 , e2) ->

names

|> getparamlistinner e1

|> getparamlistinner e2

| div(e1 , e2) ->

names

|> getparamlistinner e1

|> getparamlistinner e2

| plus(e1 , e2) ->

names

|> getparamlistinner e1

|> getparamlistinner e2

| minus(e1 , e2) ->

names

|> getparamlistinner e1

|> getparamlistinner e2

| _ -> names

getparamlistinner e

// create the dynamic method

letcreatedynamicmethod e (paramnames: string list) =

let generateil e (il : ilgenerator) =

letrecgenerateilinner e =

match e with

|ident name ->

let index = list.find_index (fun s -> s = name)paramnames

il.emit(opcodes.ldarg, index)

|val x -> il.emit(opcodes.ldc_r8, x)

|multi (e1 , e2) ->

generateilinner e1

generateilinner e2

il.emit(opcodes.mul)

|div (e1 , e2) ->

generateilinner e1

generateilinner e2

il.emit(opcodes.div)

| plus (e1 , e2) ->

generateilinner e1

generateilinner e2

il.emit(opcodes.add)

|minus (e1 , e2) ->

generateilinner e1

generateilinner e2

il.emit(opcodes.sub)

generateilinner e

il.emit(opcodes.ret)

let paramstypes = array.create paramnames.length (typeof

)let meth = methodinfo.getcurrentmethod()

let temp = newdynamicmethod("", (typeof

), paramstypes, meth.module)

let il = temp.getilgenerator()

generateile il

temp

// function to read the arguments fromthe command line

let collectargs(paramnames : string list) =

paramnames

|> seq.map

(fun n ->

printf "%s: " n

box(float(console.readline())))

|>array.ofseq

// the expression to be interpreted

let e = multi(val 2.,plus(val 2., ident "a"))

// get a list of all the parameters fromthe expression

let paramnames =getparamlist e

// compile the tree to a dynamic method

let dm =createdynamicmethod e paramnames

// print collect arguments from the user

let args =collectargs paramnames

// execute and print out final result

printf "result:%o" (dm.invoke(null, args))

執行結果如下：

編譯清單 12-7 的**產生下面的結果：

a: 4

result: 32

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