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程序基本元素分解

program -> stmts -> stmt

程序分解

declaration

声明：

• 变量声明(variable)：
  • 纯声明：int a;、A a;
  • 声明+定义：int a = b + 1;、A a = new A();
• 函数声明(function)：
  • 纯声明：int f(int a, int b);
  • 声明+定义：int f(int a, int b){...}
• 类声明(class)：
  • 纯声明：class A;
  • 声明+定义：class A{...}

expression

表达式：

• 赋值语句：a = 1;
• 基本运算：a = b + c;
• 调用函数：a = f(b);

statement

语句：

• if语句：if cond {...} else {...}
• for语句：for(...){...}
• while语句：while(...){...}

作用域说明

scope

作用域：进入if/for/while的{}、function的{}、以及class的{}内，都会得到一个新的local scope，变量的引用从本作用域内到外层再一直到全局作用域为止

词法/语法分析、语义分析、LLVM

词法/语法分析相对独立，语义分析和LLVM可以并行做

词法/语法分析

词法分析主要用lex从字符流中生成token，语法分析则是yacc利用BNF表达式将token list转化为AST

注意，此时终结符(如基本变量)作为AST里的基本节点，都已经被赋好了值

语义分析

yacc的{}里的动作属于语义分析：

所有new节点的操作都只能在yacc的{}里做，node.h的所有类成员变量都只保存：

• 指向非终结符的指针
• 终结符的值

以int f(int a, int b, ...)为例：

class FunctionDeclaration {
    Identifier returnType;
    Identifier func;
    std::vector<VariableDeclaration*>* paramList;
}

int和f都是终结符，只需要给Identifier赋上type类型和name名称即可

而param list作为一个整体是非终结符，需要用一个BNF的yacc推导来完成，在推导过程中，每个变量声明VariableDeclaration作为一个基本单元(向下还会继续解析，这里不再阐述)，可以看做是一个子树，我们需要返回该子树的root指针，这么些root指针组成一个vector就是param list的子树了，同样的，我们要把param list的子树的root指针返回给FunctionDeclaration节点，因此FunctionDeclaration类中会有vector<VariableDeclaration*>*这个成员变量，来接收param list子树

此外，语义分析还需要对AST进行类型检查，只要保证每条赋值语句、运算语句、函数调用语句的相关变量类型是对的，代码最后必然就能够成功执行

这里我选择用unordered_map来做{name: type}的映射，方便做类型检查，像之前说的，不同作用域下的map不同，需要利用栈结构来保证合理的变量引用

通常有三种类型错误：范围包括变量、函数和类，这里统称为"对象"

• 未定义：stack里的map都没有该对象

• 重复定义：stack.top()的map里已经有重名对象，此时为重复定义

  注：若栈顶的map里没有重名对象，但栈内的其他map里存在重名对象，此时栈顶作用域优先，不算重复定义

• 类型不匹配：表达式类型不匹配，如int a = 1 + "2"

LLVM

LLVM负责把AST转化为可执行的目标代码，我们只需要生成LLVM IR即可

注意，词法/语法分析中已经完成了AST，因此即使没有语法分析的类型检查，LLVM这一阶段照样可以进行，故语法分析与LLVM是可以并行开发的

Visualization

因为CORS的缘故不能直接打开.html，最简单的办法是在visualization/下用python -m server建立本地服务器后打开。