Простой язык программирование на PHP

Создание интерпретатора простого языка программирования на PHP – это интересная задача, которая позволит лучше понять, как работают языки программирования на низком уровне. В этой статье мы обсудим основные этапы создания интерпретатора, дадим советы и примеры реализации.

Основные этапы создания интерпретатора

Лексический анализатор

Первым шагом в создании интерпретатора является лексический анализатор (лексер). Он разбивает исходный код на токены – минимальные единицы смысла, такие как ключевые слова, операторы, идентификаторы и литералы.

Синтаксический анализатор

Синтаксический анализатор (парсер) принимает токены от лексера и строит из них дерево разбора. Это дерево представляет структуру программы и помогает интерпретатору понять, какие действия необходимо выполнить.

Выполнение кода

Последний шаг – выполнение кода. Интерпретатор обходит дерево разбора и выполняет соответствующие команды. На этом этапе также можно реализовать дополнительные возможности, такие как обработка ошибок и отладка.

Реализация лексера

Разделение на токены

Для начала нужно создать класс, который будет разбивать строку кода на токены. Этот класс будет искать в строке ключевые слова, операторы, идентификаторы и литералы, и возвращать их в виде массива.

Пример реализации

class Lexer {
private $code;
private $position;
private $tokens;

public function __construct($code) {
$this->code = $code;
$this->position = 0;
$this->tokens = [];
}

public function tokenize() {
while ($this->position < strlen($this->code)) {
$char = $this->code[$this->position];

if (ctype_space($char)) {
$this->position++;
continue;
}

if (ctype_alpha($char)) {
$this->tokens[] = $this->readIdentifier();
continue;
}

if (ctype_digit($char)) {
$this->tokens[] = $this->readNumber();
continue;
}

$this->tokens[] = $char;
$this->position++;
}

return $this->tokens;
}

private function readIdentifier() {
$start = $this->position;
while ($this->position < strlen($this->code) && ctype_alnum($this->code[$this->position])) {
$this->position++;
}
return substr($this->code, $start, $this->position - $start);
}

private function readNumber() {
$start = $this->position;
while ($this->position < strlen($this->code) && ctype_digit($this->code[$this->position])) {
$this->position++;
}
return substr($this->code, $start, $this->position - $start);
}
}

Реализация парсера

Построение дерева разбора

Следующий этап – построение дерева разбора на основе токенов, полученных от лексера. Для этого создадим класс Parser, который будет анализировать токены и создавать узлы дерева.

Пример реализации

class Parser {
private $tokens;
private $position;

public function __construct($tokens) {
$this->tokens = $tokens;
$this->position = 0;
}

public function parse() {
$statements = [];
while ($this->position < count($this->tokens)) {
$statements[] = $this->parseStatement();
}
return $statements;
}

private function parseStatement() {
$token = $this->tokens[$this->position];

if ($token == 'print') {
return $this->parsePrintStatement();
}

// Дополнительные типы выражений можно добавить здесь
throw new Exception("Unknown statement: $token");
}

private function parsePrintStatement() {
$this->position++; // Пропустить 'print' $expression = $this->parseExpression();
return ['type' => 'print', 'expression' => $expression];
}

private function parseExpression() {
// Пример простого выражения - число $token = $this->tokens[$this->position];
$this->position++;
return ['type' => 'number', 'value' => $token];
}
}

Реализация интерпретатора

Выполнение дерева разбора

После того как у нас есть дерево разбора, можно реализовать интерпретатор, который будет обходить это дерево и выполнять команды. Для этого создадим класс Interpreter.

Пример реализации

class Interpreter {
public function execute($statements) {
foreach ($statements as $statement) {
$this->executeStatement($statement);
}
}

private function executeStatement($statement) {
if ($statement['type'] == 'print') {
$this->executePrintStatement($statement);
}
}

private function executePrintStatement($statement) {
$expression = $statement['expression'];
$value = $this->evaluateExpression($expression);
echo $value . PHP_EOL;
}

private function evaluateExpression($expression) {
if ($expression['type'] == 'number') {
return $expression['value'];
}

// Дополнительные типы выражений можно добавить здесь
throw new Exception("Unknown expression type: " . $expression['type']);
}
}

Пример использования

Объединение всех компонентов

Теперь, когда у нас есть лексер, парсер и интерпретатор, можно объединить их в одном файле и протестировать.

Пример кода

$code = 'print 123';
$lexer = new Lexer($code);
$tokens = $lexer->tokenize();

$parser = new Parser($tokens);
$statements = $parser.parse();

$interpreter = new Interpreter();
$interpreter.execute($statements);

Заключение

Создание интерпретатора языка программирования – это сложная, но увлекательная задача, которая помогает лучше понять внутренние механизмы работы языков. В этой статье мы рассмотрели основные этапы создания интерпретатора и привели примеры реализации на PHP. Надеюсь, эти советы и примеры помогут вам в создании собственного интерпретатора.