Rubyでのプログラミング言語の構築：インタープリター、パート2

もうすぐフィニッシュラインになります！ループの後、続行して、合計の結果をコンソールに出力します。シリーズの最後の部分ですでに取り上げたので、これ以上は説明しません。簡単にまとめると、println 関数はStoffle自体によって提供され、インタープリターの内部では、Ruby独自のputsを使用しているだけです。 メソッド。

この投稿を終了するには、#interpret_nodesに再度アクセスする必要があります 。その最終バージョンは、過去に見たものとは少し異なります。現在、関数からの戻りと呼び出しスタックの巻き戻しを処理するコードが含まれています。これが#interpret_nodesの完成版です 栄光の中で：

def interpret_nodes(nodes)
  last_value = nil

  nodes.each do |node|
    last_value = interpret_node(node)

    if return_detected?(node)
      raise Stoffle::Error::Runtime::UnexpectedReturn unless call_stack.length > 0

      self.unwind_call_stack = call_stack.length # We store the current stack level to know when to stop returning.
      return last_value
    end

    if unwind_call_stack == call_stack.length
      # We are still inside a function that returned, so we keep on bubbling up from its structures (e.g., conditionals, loops etc).
      return last_value
    elsif unwind_call_stack > call_stack.length
      # We returned from the function, so we reset the "unwind indicator".
      self.unwind_call_stack = -1
    end
  end

  last_value
end

ご存知のとおり、#interpret_nodes 一連の式を解釈する必要があるたびに使用されます。これは、プログラムの解釈を開始するために使用され、ブロックが関連付けられているノード（Stoffle::AST::FunctionDefinitionなど）に遭遇するたびに使用されます。 ）。具体的には、関数を処理する場合、関数の解釈とreturnのヒットの2つのシナリオがあります。 関数を最後まで表現または解釈し、returnをヒットしない 式。 2番目のケースでは、関数に明示的なreturnがないことを意味します。 通過した式またはコードパスにreturnがありませんでした 。

続行する前に、思い出をリフレッシュしましょう。上記のいくつかの段落から覚えていると思いますが、#interpret_nodes sum_integersの解釈を開始したときに呼び出されました 関数（つまり、プログラムで呼び出されたとき）。繰り返しになりますが、これが私たちが行っているプログラムのソースコードです：

fn sum_integers: first_integer, last_integer
  i = first_integer
  sum = 0
  while i <= last_integer
    sum = sum + i

    i = i + 1
  end

  println(sum)
end

sum_integers(1, 100)

関数の解釈はこれで終わりです。ご想像のとおり、この関数には明示的なreturnがありません。 。これは#interpret_nodesの最も簡単なパスです 。基本的に、すべての関数ノードを反復処理し、最後に最後に解釈された式の値を返します（クイックリマインダー：Stoffleには暗黙の戻り値があります）。これでフィニッシュラインに到達し、プログラムの解釈が完了します。

プログラムは完全に解釈されましたが、この記事の主な目的はインタープリターの実装を説明することです。ここでもう少し時間をかけて、return 関数内。

まず、return 式は、操作の開始時に評価されます。その値は、返されるものの評価になります。 Stoffle::AST::Returnのコードは次のとおりです。 ：

class Stoffle::AST::Return < Stoffle::AST::Expression
  attr_accessor :expression

  def initialize(expr)
    @expression = expr
  end

  def ==(other)
    children == other&.children
  end

  def children
    [expression]
  end
end

次に、returnを検出する単純な条件があります。 ASTノード。これを行った後、最初に健全性チェックを実行して、関数内にいることを確認します。これを行うには、コールスタックの長さを簡単に確認できます。ゼロより大きい長さは、実際に関数内にいることを意味します。 Stoffleでは、returnの使用は許可されていません 関数の外部の式なので、このチェックが失敗するとエラーが発生します。プログラマーが意図した値を返す前に、まず呼び出しスタックの現在の長さを記録し、インスタンス変数unwind_call_stackに格納します。 。これが重要である理由を理解するために、#interpret_function_callを確認しましょう。 ：

def interpret_function_call(fn_call)
  return if println(fn_call)

  fn_def = fetch_function_definition(fn_call.function_name_as_str)

  stack_frame = Stoffle::Runtime::StackFrame.new(fn_def, fn_call)

  assign_function_args_to_params(stack_frame)

  # Executing the function body.
  call_stack << stack_frame
  value = interpret_nodes(fn_def.body.expressions)
  call_stack.pop
  value
end

ここで、#interpret_function_callの最後に 、関数を解釈した後、呼び出しスタックからスタックフレームをポップすることに注意してください。結果として、コールスタックの長さは1つ短くなります。リターンを検出した時点でスタックの長さを保持しているため、#interpret_nodesで新しいノードを解釈するたびに、この初期の長さを比較できます。 。 #interpret_nodesのノードイテレータ内でこれを行うセグメントを見てみましょう。 ：

def interpret_nodes(nodes)
  # ...

  nodes.each do |node|
    # ...

    if unwind_call_stack == call_stack.length
      # We are still inside a function that returned, so we keep on bubbling up from its structures (e.g., conditionals, loops etc).
      return last_value
    elsif unwind_call_stack > call_stack.length
      # We returned from the function, so we reset the "unwind indicator".
      self.unwind_call_stack = -1
    end

    # ...
  end

  # ...
end

これは、最初は理解するのが少し難しいかもしれません。インタープリターのこの最後の部分を理解するのに役立つと思われる場合は、GitHubで完全な実装を確認し、試してみることをお勧めします。ここで覚えておくべき重要な点は、典型的なプログラムには多くの深くネストされた構造があるということです。エルゴ、#interpret_nodesを実行 通常、#interpret_nodesへの新しい呼び出しが発生します 、これにより、#interpret_nodesへの呼び出しが増える可能性があります 等々！ returnを押したとき 関数の内部では、深くネストされた構造の内部にいる可能性があります。たとえば、return ループの一部である条件内にあります。関数から戻るには、すべての#interpret_nodesから戻る必要があります #interpret_function_callによって開始されたものから戻るまで呼び出します （つまり、#interpret_nodesへの呼び出し 関数本体の解釈を開始しました。

上記のコードのセグメントでは、これをどのように行うかを正確に強調しています。 @unwind_call_stackに正の値を設定する および 呼び出しスタックの現在の長さに等しいものであるため、関数内にあり、まだreturnを実行していないことが確実にわかります。 #interpret_function_callによって開始された元の呼び出しから 。これが最終的に発生したとき、@unwind_call_stack コールスタックの現在の長さよりも大きくなります。したがって、戻ってきた関数を終了したことがわかり、バブリングのプロセスを続行する必要がなくなります。次に、@unwind_call_stackをリセットします 。 @unwind_call_stackを利用するためだけに 非常に明確です。可能な値は次のとおりです。

• -1 、その初期値とニュートラル値。これは、返された関数の内部にいないことを示します。
• コールスタックの長さに等しい正の値 、返された関数内にまだいることを示します。
• コールスタックの長さより大きい正の値 、返された関数の内部にいないことを示します。

StoffleCLIを使用したプログラムの実行

シリーズの前回の記事では、Stoffleプログラムの解釈を容易にするための単純なCLIを作成しました。インタプリタの実装について説明したので、プログラムを実行して、実際の動作を見てみましょう。上記のさまざまなセクションで示したように、このコードはsum_integersを定義して呼び出します。 引数を渡す関数1 および100 。インタプリタが正常に機能している場合は、5050.0が表示されます。 （1から始まり100で終わる整数のセットの合計）コンソールに出力されます：