在 ast 中实现 goto答案

【问题标题】：Implementing goto in an ast在 ast 中实现 goto
【发布时间】：2011-12-27 07:58:49
【问题描述】：

背景：作为寒假期间的一个短期项目，我正在尝试使用 Python 和 PLY 实现一种名为 Ax 的编程语言（专为图形计算器设计）。简要说明：该语言只允许使用全局变量并大量使用指针。

我正在尝试用这种语言实现 goto，但不知道该怎么做。

我的一般方法是先使用 PLY 将代码解析成 ast，然后边走边执行。

例如语句

If 3
    Disp 4
    Disp 6
End

...会变成...

['PROGRAM', 
  ['BLOCK', 
    ['IF', 
      ['CONDITION', 3], 
      ['BLOCK', 
        ['DISP', 4], 
        ['DISP', 6]
      ]
    ]
  ]
]

...我将递归执行（为了便于阅读，我添加了缩进）。

因为ast是一棵树，我不知道如何在不同的节点之间跳转。我考虑过可能将树转换为扁平数组['IF', ['CONDITION', 3], ['DISP', 4], ['DISP', 6]]，以便我可以使用扁平数组的索引转到代码中的特定行，但这似乎缺乏某种优雅，几乎感觉就像倒退了一步（虽然我可能是错的）。

我查看了this，但无法理解它是如何工作的。

任何帮助或提示将不胜感激。

【问题讨论】：

“跳”？你认为你所说的“跳跃”是什么意思？为什么要在节点之间“跳转”？请提供一个具体示例，您将“跳转”到任意节点。很难找到对基于树的语言进行跳转的合理需求。
我选择实现的语言中有 goto 语句。我想匹配规范，这就是我需要 goto 的原因。我制作了这个基于树的内容，因为这在当时似乎是一件明智的事情。我猜这是个错误：还有哪些其他形式的语言？
AXE 真的需要 GOTO 吗？似乎很奇怪。有无数种“形式”的语言：过程语言、函数语言等等。在过程语言中，Python 和 Java（以及其他语言）没有 GOTO。这是一件非常罕见的事情。
AST 擅长编译，而不擅长评估。除了goto 还有其他问题 - 循环。你想如何在没有某种程序计数器的情况下实现循环？
这是一种低级语言。另外，我之前使用“while”循环实现了循环。

标签： python interpreter goto abstract-syntax-tree ply

【解决方案1】：

“递归执行”不适合goto。要使goto 工作，您需要一台 PC、一个“程序计数器”，并且程序中的每条语句都必须有一个不同的地址。当它被执行时，每条语句的地址被分配给 PC。当遇到goto 时，将goto 的目标地址（它的参数）放入PC 并从那里继续执行。

使用基于堆栈的递归方法几乎不可能实现这一点。你有两个选择：

将您的 AST 扁平化为一个序列，您可以在其中为每个语句分配一个不同的地址
为您的解释器添加“跳过”模式。当遇到goto 时，抛出一个GotoException，它会跳出所有堆栈帧并返回到根。处理语句（跳过它们而不执行）直到到达目标地址。

我想你可以想象goto 的这种实现不是很高效，而且实现起来可能很脆弱。

【讨论】：

好的，感谢您的建议！我想我打算把树弄平。

【解决方案2】：

我考虑过将树转换为扁平数组...但这似乎缺乏某种优雅，几乎感觉像是倒退了一步（尽管我可能错了）。

你错了。机器代码总是平坦的。像 C 这样的语言被扁平化以创建机器代码。

计算器（像其他简单的机器一样）是扁平的。

但是。扁平化 AX 语法树并非完全必要。

您只需将编程源标签应用于树中的每个节点。

然后“GOTO”只是在树中搜索该标签并在该标签处恢复执行。

【讨论】：

啊，关于机器代码的要点。我想我当时错了:)
因为机器码是扁平的，我们现在不经常用它来编程。我们更喜欢结构化语言，并使用工具将漂亮的结构化语言扁平化到机器执行的扁平世界中。

【解决方案3】：

您还可以将 AST 展平为有向图（控制流图）。可以在in the Python package promela 中找到如何执行此操作以生成解释器可以遍历的networkx 图形的示例。请注意，您必须为此编写一些 AST 类。

【讨论】：