python - 如何从 python PLY 中的方案解释“do”循环
问题描述
我正在使用 PLY (Python Lex-Yacc) 为 Scheme 做一个解释器,我无法使用堆栈中的值来实现“do”循环,该堆栈跟踪对应于变量的 ID(例如 i 用于环形)。
这是编译器设计课程的最终项目,主要问题是向堆栈添加值的时刻,我使用字典将变量名作为键然后作为值,但它不是在它应该分配的那一刻,它尝试在一个值和变量之间进行比较,但它失败了,因为堆栈仍然是空的。
这是代码中最重要的部分:
ids = { }
def p_program(p):
'program : form'
#return p
print(p[1])
def p_form_a(p):
'''
form : definition
| expression
'''
p[0] = p[1]
def p_expression(p):
'''
expression : constant
| do_expression
| ID
| display
'''
p[0] = p[1]
def p_do_expression_a(p):
# 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
'do_expression : OPEN_PAR DO OPEN_PAR ID constant OPEN_PAR symbol ID expression CLOSE_PAR CLOSE_PAR comparison_expression expression CLOSE_PAR'
ids[p[4]] = p[5]
aux = p[12]
while True:
expr = p[13]
if ((type(p[5]) == int and type(p[9]) == int)
or (type(p[5]) == int and type(p[9]) == float)
or (type(p[5]) == float and type(p[9]) == int)
or (type(p[5]) == float and type(p[9]) == float)):
if p[7] == '+': ids[p[4]] = ids[p[4]] + p[9]
elif p[7] == '-': ids[p[4]] = ids[p[4]] - p[9]
elif p[7] == '*': ids[p[4]] = ids[p[4]] * p[9]
elif p[7] == '/': ids[p[4]] = ids[p[4]] / p[9]
elif p[7] == 'remainder': ids[p[4]] = ids[p[4]] % p[9]
else:
print("Error: Type mismatch.")
sys.exit()
aux = p[12]
if aux == '#t':
break
p[0] = expr
def p_comparison_expression(p):
'comparison_expression : OPEN_PAR comparison expression expression CLOSE_PAR'
if type(p[3]) == str:
p[3] = ids[p[3]]
if type(p[4]) == str:
p[4] = ids[p[4]]
if p[2] == 'eq?':
if p[3] == p[4]: p[0] = '#t'
else: p[0] = '#f'
elif p[2] != 'neq?':
if p[3] != p[4]: p[0] = '#t'
else: p[0] = '#f'
elif p[2] != '=':
if p[3] == p[4]: p[0] = '#t'
else: p[0] = '#f'
elif p[2] != '>':
if p[3] > p[4]: p[0] = '#t'
else: p[0] = '#f'
elif p[2] != '<':
if p[3] < p[4]: p[0] = '#t'
else: p[0] = '#f'
elif p[2] != '>=':
if p[3] >= p[4]: p[0] = '#t'
else: p[0] = '#f'
elif p[2] != '<=':
if p[3] <= p[4]: p[0] = '#t'
else: p[0] = '#f'
else:
print("Error: Comparison problem.")
sys.exit()
def p_display(p):
'display : OPEN_PAR DISPLAY expression CLOSE_PAR'
if type(p[3]) == str:
p[3] = ids[p[3]]
print(p[3])
def p_symbol(p):
'''
symbol : ADD
| MINUS
| DIVIDE
| MULTIPLY
| REMAINDER
'''
p[0] = p[1]
def p_boolean(p):
'''
boolean : TRUE
| FALSE
'''
p[0] = p[1]
def p_comparison(p):
'''
comparison : EQQUES
| NEQQUES
| EQUALS
| GREATER
| LESS
| GREATER_EQUAL
| LESS_EQUAL
'''
p[0] = p[1]
def p_constant(p):
'''
constant : INT
| FLOAT
| CHARACTER
| STRING
| boolean
'''
p[0] = p[1]
我正在测试以下方案代码:
(do (i 0 (+ 1 i)) (< i 5) (display i))
应该显示:0 1 2 3 4
但相反,我得到:
Traceback (most recent call last):
File "C:\Compiladores\Lexer\scheme_compiler.py", line 510, in <module>
parser.parse(s)
File "C:\Compiladores\Lexer\ply\yacc.py", line 333, in parse
return self.parseopt_notrack(input, lexer, debug, tracking, tokenfunc)
File "C:\Compiladores\Lexer\ply\yacc.py", line 1120, in parseopt_notrack
p.callable(pslice)
File "C:\Compiladores\Lexer\scheme_compiler.py", line 338, in p_comparison_expression
p[3] = ids[p[3]]
KeyError: 'i'
有人可以帮我实现吗?我会很感激
解决方案
您的do
表单语法是(分成几行并使用单字符文字以提高可读性):
do_expression : '(' DO '(' ID constant '(' symbol ID expression ')' ')'
comparison_expression expression ')'
(注意:由于多种原因,这实际上不是正确的语法,其中一个在不同的答案中注明。但这与这个问题无关。)
在你的语义动作中,p[12]
和p[13]
对应于comparison_expression
和expression
。剥离其本质,您的语义操作执行以下操作:
# create a new bound variable with the indicated initial value (`p[5]`).
aux = p[12]
while True:
expr = p[13] # You have a typo; I assume you meant p[13], not [13]
# Update the index variable's value
aux = p[12] # This value is still the same as it was at entry
if aux == '#t':
break
p[0] = expr
现在,重要的是要反思什么p[12]
和p[13]
是什么。Ply 在 Python 引擎盖下没有任何魔法。它只是生成 Python 代码。所以p[12]
和p[13]
是普通的 Python 值,它们是为comparison_expression
和expression
非终端执行语义操作的结果。并且这些语义动作是在do_expression
减少之前评估的,因此它们的值是在没有任何参考的情况下计算的do_expression
。两者comparison_expression
和都expression
引用绑定变量i
(对于迭代构造来说很自然),但是在评估这些语义动作时该变量未绑定。因此出现错误消息。
但逻辑比这更根本的缺陷。在您的模型中,比较和操作表达式在解析时只计算一次。但这不是循环构造的语义;在循环语义中,比较表达式被重复计算,直到它指示循环完成,并且如果在第一个绑定值上比较失败,则操作表达式可能根本不被计算。
您似乎假设访问p[12]
并将p[13]
以某种方式重新评估相关的语义操作。但是 Python 没有这样的功能,Ply 也没有神奇地实现一个。这是你的责任,基于你试图编译的语言的预期语义(或者,在这种情况下,解释)。
为此,您需要将解析后的输入转换为某种数据结构,您可以稍后评估(或不评估,视情况而定)。因此,您必须将语义操作返回的值安排为对已解析代码的描述,而不是立即评估(在没有变量绑定的情况下无论如何都没有意义)。
在 Scheme 的情况下,解析确实是最少的问题。尽管特殊形式确实使任务稍微复杂化,但 Scheme 程序基本上是 S 表达式,几乎可以轻松地将其转换为列表,而无需任何复杂的解析技术。这就是 Scheme(或者更确切地说是 Lisp)语法的初衷。一旦你有了列表结构,或者一些等效的功能(抽象语法树甚至三地址代码),你就可以在必要时使用正确的变量绑定来评估程序文本。
曾几何时,如果不参考 Abelson 和 Sussman 的优秀(并且仍然相关)教科书Structure and Interpretation of Computer Programs(被亲切地称为 SICP),没有人会想到分配这样的任务。感谢作者和出版商的慷慨解囊,该书的全文可在线免费获取。我不能推荐它。
PS:另外,请注意循环控制变量的绑定(i
在这种情况下)仅在循环评估期间存在。循环终止后,应删除该变量。但是你不能用一个简单的字典来建模,因为可能有一个同名的外部变量。这在 SICP 中也有解释。
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