讓我們做個簡單的直譯器（二） | Linux 中國

在一本叫做 《高效思考的 5 要素》 的書中，作者 Burger 和 Starbird 講述了一個關於他們如何研究 Tony Plog 的故事，他是一位舉世聞名的交響曲名家，為一些有才華的演奏者開創了一個大師班。這些學生一開始演奏複雜的樂曲，他們演奏的非常好。然後他們被要求演奏非常基礎簡單的樂曲。當他們演奏這些樂曲時，與之前所演奏的相比，聽起來非常幼稚。在他們結束演奏後，老師也演奏了同樣的樂曲，但是聽上去非常嫻熟。差別令人震驚。Tony 解釋道，精通簡單音符可以讓人更好的掌握複雜的部分。這個例子很清晰 —— 要成為真正的名家，必須要掌握簡單基礎的思想。

故事中的例子明顯不僅僅適用於音樂，而且適用於軟體開發。這個故事告訴我們不要忽視繁瑣工作中簡單基礎的概念的重要性，哪怕有時候這讓人感覺是一種倒退。儘管熟練掌握一門工具或者框架非常重要，瞭解它們背後的原理也是極其重要的。正如 Palph Waldo Emerson 所說：

“如果你只學習方法，你就會被方法束縛。但如果你知道原理，就可以發明自己的方法。”

有鑒於此，讓我們再次深入瞭解直譯器和編譯器。

今天我會向你們展示一個全新的計算器，與 第一部分[1] 相比，它可以做到：

新版本計算器的原始碼在這裡，它可以做到上述的所有事情：

# 標記型別
# EOF （end-of-file 檔案末尾）標記是用來表示所有輸入都解析完成
INTEGER, PLUS, MINUS, EOF = 'INTEGER', 'PLUS', 'MINUS', 'EOF'
class Token(object):
    def __init__(self, type, value):
        # token 型別: INTEGER, PLUS, MINUS, or EOF
        self.type = type
        # token 值: 非負整數值, '+', '-', 或無
        self.value = value
    def __str__(self):
        """String representation of the class instance.
        Examples:
            Token(INTEGER, 3)
            Token(PLUS '+')
        """
        return 'Token({type}, {value})'.format(
            type=self.type,
            value=repr(self.value)
        )
    def __repr__(self):
        return self.__str__()
class Interpreter(object):
    def __init__(self, text):
        # 客戶端字元輸入， 例如. "3 + 5", "12 - 5", 
        self.text = text
        # self.pos 是 self.text 的索引
        self.pos = 0
        # 當前標記實體
        self.current_token = None
        self.current_char = self.text[self.pos]
    def error(self):
        raise Exception('Error parsing input')
    def advance(self):
        """Advance the 'pos' pointer and set the 'current_char' variable."""
        self.pos += 1
        if self.pos > len(self.text) - 1:
            self.current_char = None  # Indicates end of input
        else:
            self.current_char = self.text[self.pos]
    def skip_whitespace(self):
        while self.current_char is not None and self.current_char.isspace():
            self.advance()
    def integer(self):
        """Return a (multidigit) integer consumed from the input."""
        result = ''
        while self.current_char is not None and self.current_char.isdigit():
            result += self.current_char
            self.advance()
        return int(result)
    def get_next_token(self):
        """Lexical analyzer (also known as scanner or tokenizer)
        This method is responsible for breaking a sentence
        apart into tokens.
        """
        while self.current_char is not None:
            if self.current_char.isspace():
                self.skip_whitespace()
                continue
            if self.current_char.isdigit():
                return Token(INTEGER, self.integer())
            if self.current_char == '+':
                self.advance()
                return Token(PLUS, '+')
            if self.current_char == '-':
                self.advance()
                return Token(MINUS, '-')
            self.error()
        return Token(EOF, None)
    def eat(self, token_type):
        # 將當前的標記型別與傳入的標記型別作比較，如果他們相匹配，就
        # “eat” 掉當前的標記並將下一個標記賦給 self.current_token，
        # 否則丟擲一個異常
        if self.current_token.type == token_type:
            self.current_token = self.get_next_token()
        else:
            self.error()
    def expr(self):
        """Parser / Interpreter
        expr -> INTEGER PLUS INTEGER
        expr -> INTEGER MINUS INTEGER
        """
        # 將輸入中的第一個標記設定成當前標記
        self.current_token = self.get_next_token()
        # 當前標記應該是一個整數
        left = self.current_token
        self.eat(INTEGER)
        # 當前標記應該是 ‘+’ 或 ‘-’
        op = self.current_token
        if op.type == PLUS:
            self.eat(PLUS)
        else:
            self.eat(MINUS)
        # 當前標記應該是一個整數
        right = self.current_token
        self.eat(INTEGER)
        # 在上述函式呼叫後，self.current_token 就被設為 EOF 標記
        # 這時要麼是成功地找到 INTEGER PLUS INTEGER，要麼是 INTEGER MINUS INTEGER
        # 序列的標記，並且這個方法可以僅僅傳回兩個整數的加或減的結果，就能高效解釋客戶端的輸入
        if op.type == PLUS:
            result = left.value + right.value
        else:
            result = left.value - right.value
        return result
def main():
    while True:
        try:
            # To run under Python3 replace 'raw_input' call
            # with 'input'
            text = raw_input('calc> ')
        except EOFError:
            break
        if not text:
            continue
        interpreter = Interpreter(text)
        result = interpreter.expr()
        print(result)
if __name__ == '__main__':
    main()

$ python calc2.py
calc> 27 + 3
30
calc> 27 - 7
20
calc>