ВВЕДЕНИЕ

     Эта серия статей является руководством по теории и практике разработки синтаксических анализаторов и компиляторов языков программирования. Прежде чем вы закончите чтение этой книги, мы раскроем все аспекты конструирования компиляторов, создадим новый язык программирования, и построим работающий компилятор.
     Хотя я по образованию и не специалист в компьютерах, я интересовался компиляторами в течение многих лет. Я покупал и старался разобраться с содержимым практически каждой выпущенной на эту тему книги. И, должен признаться, это был долгий путь. Эти книги написаны для специалистов в компьютерной науке и  слишком трудны для понимания большинству из нас. Но с течением лет часть из прочитанного начала доходить до меня. Закрепить полученное позволило то, что я начал самостоятельно пробовать это на своем собственном компьютере. Сейчас я хочу поделиться с вами своими знаниями. После прочтения этой книги вы не станете ни специалистом, ни узнаете всех секретов теории конструирования компиляторов. Я намеренно полностью игнорирую большинство теоретических аспектов этой темы. Вы изучите только практические аспекты, необходимые для создания работающей системы.
     В течение всей книги я буду проводить эксперименты на компьютере, а вы будете повторять их за мной и ставить свои собственные эксперименты. Я буду использовать Turbo Pascal 4.0 и периодически буду включать примеры, написанные в TP. Эти примеры вы будете копировать себе в компьютер и выполнять. Если у вас не установлен Turbo Pascal вам будет трудно следить за ходом обучения, поэтому я настоятельно рекомендую его поставить. Кроме того, это просто замечательный продукт и для множества других задач!
     Некоторые тексты программ будут показаны как примеры или как законченные продукты, которые вы можете копировать без необходимости понимания принципов их работы. Но я надеюсь сделать гораздо больше: я хочу научить вас КАК это делается, чтобы вы могли делать это самостоятельно, и не только повторять то что я делаю но и улучшать.
     Такую задачу не решить на одной странице. Я попытаюсь сделать это в нескольких статьях. Каждая статья раскрывает один аспект теории создания компиляторов и может быть изучена в отдельности от всех других. Если вас в настоящее время интересует только какой-то определенный аспект, тогда вы можете обратиться к нужной статье. Каждая статья будет появляться по мере завершения, так что вы должны дождаться последней для того, чтобы считать себя закончившими обучение. Пожалуйста, будьте терпеливы.
     В общем, каждая книга по теории создания компиляторов раскрывает множество основ, которые мы не будем рассматривать. Типичная последовательность:

• вступление, в котором описывается что такое компилятор.
• одна или две главы, описывающие задание синтаксиса с использованием формы Бэкуса-Наура (БНФ).
• одна или две главы с описанием лексического анализа, с акцентом на детерминированных и недетерминированных конечных автоматах.
• несколько глав по теории синтаксического анализа, начиная с рекурсивного спуска и заканчивая LALR анализаторами.
• глава, посвященная промежуточным языкам, с акцентом на P-код и обратную польскую запись.
• множество глав об альтернативных путях для поддержки подпрограмм и передачи параметров, описания типов, и т.д.
• завершающая глава по генерации кода, обычно для какого-нибудь воображаемого процессора с простым набором команд.
• финальная глава или две, посвященные оптимизации. Эта глава часто остается непрочитанной, очень часто.

     ОСНОВА

     Каждая программа нуждается в некоторых шаблонах … подпрограммы ввода/вывода, подпрограммы сообщений об ошибках и т.д. Программы, которые мы будем разрабатывать, не составляют исключения. Я попытался выполнить их на минимальном уровне, чтобы мы могли сконцентрироваться на более важных вещах и не заблудиться. Код, размещенный ниже, представляет собой минимум, необходимый нам, чтобы что-нибудь сделать. Он состоит из нескольких подпрограмм ввода/вывод, подпрограммы обработки ошибок  и скелета – пустой основной программы. Назовем ее Cradle. По мере создания других подпрограмм, мы будем добавлять их к Cradle и добавлять вызовы этих подпрограмм.  Скопируйте Cradle и сохраните его, потому что мы будем использовать его неоднократно.
     Существует множество различных путей для организации процесса сканирования в синтаксическом анализаторе. В Unix системах авторы обычно используют getc и ungetc. Удачный метод, примененный мной, заключается в использовании одиночного, глобального упреждающего символа. Части процедуры инициализации служит для «запуска помпы», считывая первый символ из входного потока. Никаких других специальных методов не требуется… каждый удачный вызов GetChar считывает следующий символ из потока.

{--------------------------------------------------------------}
program Cradle;

{--------------------------------------------------------------}
{ Constant Declarations }

const TAB = ^I;

{--------------------------------------------------------------}
{ Variable Declarations }

var Look: char;              { Lookahead Character }

{--------------------------------------------------------------}
{ Read New Character From Input Stream }

procedure GetChar;
begin
   Read(Look);
end;

{--------------------------------------------------------------}
{ Report an Error }

procedure Error(s: string);
begin
   WriteLn;
   WriteLn(^G, 'Error: ', s, '.');
end;

{--------------------------------------------------------------}
{ Report Error and Halt }

procedure Abort(s: string);
begin
   Error(s);
   Halt;
end;

{--------------------------------------------------------------}
{ Report What Was Expected }

procedure Expected(s: string);
begin
   Abort(s + ' Expected');
end;

{--------------------------------------------------------------}
{ Match a Specific Input Character }

procedure Match(x: char);
begin
   if Look = x then GetChar
   else Expected('''' + x + '''');
end;

{--------------------------------------------------------------}
{ Recognize an Alpha Character }

function IsAlpha(c: char): boolean;
begin
   IsAlpha := upcase(c) in ['A'..'Z'];
end;

{--------------------------------------------------------------}

{ Recognize a Decimal Digit }

function IsDigit(c: char): boolean;
begin
   IsDigit := c in ['0'..'9'];
end;

{--------------------------------------------------------------}
{ Get an Identifier }

function GetName: char;
begin
   if not IsAlpha(Look) then Expected('Name');
   GetName := UpCase(Look);
   GetChar;
end;

{--------------------------------------------------------------}
{ Get a Number }

function GetNum: char;
begin
   if not IsDigit(Look) then Expected('Integer');
   GetNum := Look;
   GetChar;
end;

{--------------------------------------------------------------}
{ Output a String with Tab }

procedure Emit(s: string);
begin
   Write(TAB, s);
end;

{--------------------------------------------------------------}
{ Output a String with Tab and CRLF }

procedure EmitLn(s: string);
begin
   Emit(s);
   WriteLn;
end;

{--------------------------------------------------------------}
{ Initialize }

procedure Init;
begin
   GetChar;
end;

{--------------------------------------------------------------}
{ Main Program }

begin
   Init;
end.
{--------------------------------------------------------------}

     Скопируйте код, представленный выше, в TP и откомпилируйте. Удостоверьтесь, что программа откомпилировалась и запустилась корректно. Затем переходим к первому уроку, синтаксическому анализу выражений.