Tạo ngôn ngữ lập trình của riêng bạn (I)

Sau khi viết bài báo đầu tiên trên cách tạo hệ điều hành của riêng bạn, ai đó đã nói với tôi rằng nếu tôi có thể làm một bài báo về cách tạo một ngôn ngữ lập trình. Lúc đầu tôi không chú ý lắm, nhưng bây giờ và thông qua những cách khác, tôi đã học được nhiều hơn về việc tạo ra các ngôn ngữ lập trình. Vì vậy, chúng ta hãy làm một ngôn ngữ lập trình cơ bản, có thể dễ dàng nhúng vào các chương trình khác và hoạt động với một máy ảo mà chúng tôi cũng sẽ thiết kế. Hôm nay chúng ta phải tạo một máy ảo cơ bản nhất.

Có thể bạn đang tự hỏi: «Một máy ảo? Nhưng điều đó không quá khó và nó cũng làm chậm các chương trình phải không? " Ngược lại, một máy ảo đơn giản rất đơn giản và tương đối nhanh. tôi đã chọn Rust làm ngôn ngữ cho máy ảo. Nhưng nó là gì Rust?

Rust cài đặt trong Linux Theo một cách đơn giản. Tuy nhiên, không có bưu kiện chính thức. Người dùng của Ubuntu có thể thêm hai cái này PPA: ppa: hansjorg / gỉ  y ppa: cmrx64 / hàng hóa, người dùng của Arch co thể sử dụng AUR (hàng-git là gói cài đặt mọi thứ). Phần còn lại có thể sử dụng:

curl -s https://static.rust-lang.org/rustup.sh | sudo sh

Máy ảo hoạt động như thế nào?

Nếu bạn biết cách thức hoạt động của thế giới lắp ráp thì nó hoàn toàn giống nhau, với ngăn xếp hoặc ngăn xếp. Nếu không, tôi sẽ giải thích cho bạn. Hãy tưởng tượng đoạn mã sau:

in 2 + 3

Máy tính không hiểu 2 + 3 nghĩa là gì, cũng không biết phải tuân theo thứ tự nào. Máy tính hoạt động với pin hoặc ngăn xếp, trong đó dữ liệu được tích lũy và trích xuất liên tục. Mã đó trong máy ảo của chúng tôi sẽ trông giống như sau:

PUSH 2 PUSH 3 THÊM IN

Về cơ bản, chúng tôi sẽ đặt 2 cái trên chồng lên trên, 3 cái cũng vậy. ADD sẽ kéo (tức là xóa nó khỏi ngăn xếp và nhận giá trị của nó) 2 mục cuối cùng trên ngăn xếp và thêm kết quả vào đầu ngăn xếp. PRINT sẽ lấy mục cuối cùng trên ngăn xếp và sử dụng nó để hiển thị cho chúng tôi. Bây giờ hãy làm điều đó trong Rust.

Trước tiên, chúng ta phải xác định một ngôn ngữ cho mã byte, chúng tôi có thể sử dụng một cái hiện có giống cái trong Java o el CLR .NET / Mono, nhưng chúng tôi sẽ tạo một cái cơ bản hơn.

https://gist.github.com/a01de8904fd39a442c20

Chúng tôi sử dụng ký hiệu thập lục phân cho mỗi lệnh. Trên cao, chúng tôi đã đặt # [dẫn xuất (FromPrimitive)], là một đặc thù của Rust và nó sẽ giúp chúng ta sau này có thể so sánh trực tiếp kiểu liệt kê với byte.

Bây giờ chúng ta phải tạo một hàm thực thi từng lệnh đó. Đối với điều này, chúng ta phải đọc một byte và so sánh nó với các hướng dẫn mà chúng ta có trong bảng liệt kê. Nếu bạn tìm thấy bất kỳ tồn tại nào, bạn phải thực hiện hành động của mình.

https://gist.github.com/8950ce212a2de2f397f9

Chúng tôi làm điều đó để đọc từng byte riêng lẻ và thực thi chúng:

https://gist.github.com/12e24a1f0dd65e4cd65d

Như bạn có thể thấy, chúng ta phân biệt nếu trước đó chúng ta đã được cung cấp lệnh PUSH (lệnh INTEGER của chúng ta), thì byte tiếp theo sẽ hoàn toàn được đưa vào ngăn xếp. Ở đó, chúng tôi đang sử dụng hai chức năng mà tôi chưa dạy bạn, self.pop () y self.push (), rõ ràng là phụ trách xử lý ngăn xếp.

https://gist.github.com/54147f853a8a2b8c01d9

Chúng không phức tạp lắm, nhưng hàm pop có cơ chế phát hiện lỗi. Trên thực tế, trong Rust, nếu chúng tôi loại bỏ các cơ chế đó, nó sẽ gây ra lỗi biên dịch. Bây giờ chúng ta chỉ cần gọi trong một chương trình perin (máy ảo của chúng tôi) và thực thi một mã bytecode.

https://gist.github.com/99b1ab461318b3a644d0

Bytecode đó có thể được đọc từ một tệp, nhưng ở đây để đơn giản, tôi đã lưu trữ nó trong một biến. Nếu chúng tôi thực hiện nó, nó sẽ cho chúng tôi kết quả mong đợi:

Perin v0.1 Perin VM thực thi FlopFlip bytecode Bắt đầu phiên bản PerinVM PerinVM v0.1.0 Giá trị nguyên 5

Tất cả mã có sẵn tại GitHub dưới Giấy phép Apache 2.0: https://github.com/AdrianArroyoCalle/perin. Để biên dịch họ phải có Cargo đã cài đặt và đặt:

tính phí bản dựng && ./target/main

Trong chương tiếp theo, chúng ta sẽ xem thêm về ngôn ngữ lập trình của chúng ta.