两周自制脚本语言：从零开始的编程冒险105

大家好，我是你们的编程老司机！最近有很多小伙伴私信我，想学习编译原理，但又觉得啃书太枯燥，不知从何下手。其实，学习编译原理的最佳方式，莫过于亲自动手做一个简单的脚本语言解释器！今天，我就带大家一起，用两周的时间，从零开始，自制一个简单的脚本语言！别担心，即使你没有任何编译原理的基础，也能轻松上手！

很多人都觉得构建一门编程语言是高不可攀的事情，需要深厚的计算机科学理论和多年的编程经验。其实不然，虽然完整、功能强大的编程语言设计和实现需要庞大的团队和大量时间，但一个简单的脚本语言，在两周内完全可以实现！关键在于选择合适的范围和技术，并循序渐进地完成各个模块。

我们的目标是创建一个拥有以下功能的脚本语言：变量声明与赋值、基本的算术运算（加减乘除）、简单的条件语句（if-else）、循环语句（while或for）以及函数定义和调用。听起来很多？别担心，我们将一步一步分解，让整个过程清晰易懂。

第一周：语言设计和词法分析

首先，我们需要设计语言的语法和语义。这部分不需要过于复杂，我们只需要定义一些基本的语法规则，例如变量命名规则、运算符优先级、语句结构等等。建议采用类似Python的简洁语法，方便理解和实现。例如，变量声明可以使用`let x = 10;`，条件语句可以使用`if (x > 5) { ... } else { ... }`，循环语句可以使用`while (x > 0) { ... }`等。记住，简洁是关键，避免不必要的复杂性。

接下来，我们需要实现词法分析器（Lexer）。词法分析器的作用是将源代码分割成一个个有意义的词素（Token），例如关键字、标识符、运算符、数字等等。我们可以使用正则表达式或者状态机来实现词法分析器。Python的`re`模块提供了强大的正则表达式功能，非常适合初学者使用。一个简单的词法分析器可能只需要几十行代码，就能完成对源代码的分割工作。

例如，这段代码：`let x = 10 + 5;`，词法分析器会将其分割成以下词素：`LET`, `IDENTIFIER(x)`, `ASSIGN`, `NUMBER(10)`, `PLUS`, `NUMBER(5)`, `SEMICOLON`。

第二周：语法分析和解释执行

完成了词法分析后，我们需要实现语法分析器（Parser）。语法分析器的作用是根据语言的语法规则，将词素序列转换成抽象语法树（AST）。AST是一种树状结构，它表示了程序的语法结构。我们可以使用递归下降法或LR语法分析器来实现语法分析器。递归下降法比较简单易懂，适合初学者使用。 Python的`ply`库提供了一个方便的工具，可以帮助我们更容易地构建语法分析器。

最后，我们需要实现解释器（Interpreter）。解释器的作用是遍历AST，根据AST的结构执行相应的操作。这部分需要处理变量的赋值、算术运算、条件语句、循环语句以及函数的调用。我们可以使用字典来存储变量的值，使用函数来实现各种运算和控制结构。

解释执行的过程需要仔细考虑变量作用域、函数调用栈等问题。这部分可能需要一些编程技巧和调试经验。为了简化，我们可以先不处理函数，专注于实现基本的变量、运算和控制语句。函数的实现可以留到最后，作为进阶挑战。

代码示例（片段）：

以下是一段简单的Python代码片段，演示了如何使用正则表达式进行词法分析：```python
import re
def tokenize(source):
tokens = (r'\blet\b|\b[a-zA-Z_]\w*\b|[+\-*/=;()]|\d+', source)
return tokens
source_code = "let x = 10 + 5;"
tokens = tokenize(source_code)
print(tokens) # 输出：['let', 'x', '=', '10', '+', '5', ';']
```

这仅仅是一个非常简单的例子，完整的代码实现需要更多的内容，包括语法分析、AST构建和解释执行等。但通过这个例子，我们可以看到，构建一个简单的脚本语言并不像想象中那么难。

记住，这个过程是一个循序渐进的过程，不要试图一步到位。从简单的功能开始，逐步添加新的功能，不断测试和调试。在这个过程中，你将学习到很多编译原理的知识，并且获得极大的成就感！祝大家编程愉快！

2025-07-02

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