编程语言的诞生：Slate [第一部分]

[第一部分] 简介

石板！

那么它现在能做什么呢？一种新的语言？为什么？它有什么不同？我能用它吗？

你是怎么做到的？

我发明了一种新的编程语言！(((注意：目前它只能将数字文字相加并导出常量，但它可以运行！！))

[第一部分] 简介

石板！

最近，我一直在开发一种全新的编程语言，它叫做 Slate！我会把它写成一个系列，大致从头到尾记录我开发编译器、标准库，甚至一些 Slate 程序的进度。

Slate 是（第一个？）直接从源代码编译为WebAssembly 的编程语言。是的，这就是我这么久以来一直在问 WASM 的原因 :)。它的语法主要受到 JavaScript ES2015+ 的启发，同时也受到了 Java、Kotlin 等语言的影响。

那么它现在能做什么呢？一种新的语言？为什么？它有什么不同？我能用它吗？

目前，这就是它所做的一切。

/**
 * https://github.com/nektro/slate/blob/master/tests/02.grammar/01.operators/001.slate
 */
//
export const expected = 80;
//
export function main(): i32 {
    return 48 + 32;
}

怎么办？

您可以导出整型常量文字，并导出一个用于将整型文字相加的函数。就是这样。但slate.js可以完全解析它，并导出一个执行相同操作的 WASM 模块，尽管目前还只是非常字面化的。

为什么要做？

我真心热爱 JavaScript。这份热爱源于对 Web 平台的广泛热爱，而 JS 正是我们所能拥有的一切。直到现在！WebAssembly 解答了那个老问题：“除了 JavaScript，Web 上还有其他语言吗？”。WASM 则让 JavaScript 可以访问所有语言[1]。因此，一方面出于对 JS 的热爱，另一方面出于创建自己的语言的渴望，为了尝试实现我从未见过的功能，我开始着手通过 WASM 创建一种专门用于 Web 的语言。

[1]：前提是上述语言有合适的工具链

通过这个系列，我将记录大致整个旅程。

有何不同？

Slate 是强类型的。所以这是它与众不同的地方。但我还想添加一些功能，比如运算符重载、对象扩展（比如<Object>.prototype在静态类型语言中，在“上添加”操作符）等等。

我可以用它嗎？

从技术上讲是的！如果你想编译上面的程序并在你自己的支持 WebAssembly 的浏览器中运行它，那么你可以执行以下操作：

import * as slate from "https://rawgit.com/nektro/slate/master/src/slate.js"

const slate_program = `
/**
 *
 */
//
export const expected = 80;
//
export function main(): i32 {
    return 48 + 32;
}
`;

Promise.resolve(slate_program)
.then(x => slate.parse(x))
.then(x => x.instance)
.then(x => x.exports)
.then(x => {
    // `x` == { expected: 80, main: func() { [native code] } }
});

你是怎么做到的？

与任何其他语言一样，制作编译器有许多类似的步骤，并且所有步骤都在 Slate 中进行。

• 词法分析
• 解析器
• 语义分析器
• 代码生成
• 链接器

1.词法分析

这一步之所以简单，是因为当我创建 HTML 预处理器并将其添加到我的basalt JavaScript 库时，这部分用到的大部分代码已经写好了。Slate 词法分析器的代码可以在这里找到。

我们的词法分析器会获取程序的文本，并为我们做一些非常方便的事情。它必须删除注释，并将代码转换为带有数据的标记列表，以便我们稍后将其传递给解析器。

因此，在正确设置词法分析器后，basalt 将把我们的测试程序转换为类似下面的代码。

[
    Key("export"),
    Key("const"),
    Id("expected"),
    Symbol(=),
    Int(80),
    Symbol(;),
    Key("export"),
    Key("function"),
    Id("main"),
    Symbol("("),
    Symbol(")"),
    Symbol(":"),
    Id("i32"),
    Symbol("{"),
    Key("return"),
    Int(48),
    Symbol("+"),
    Int(32),
    Symbol(";"),
    Symbol("}")
]

2. 解析器

当我编写 HTML 预处理器时，这部分流程也非常复杂，所以解析也是basalt 中的一个模块。Basalt 帮助我们构建了解析器，但我们仍然需要添加所有必要的功能。Slate 的解析器在这里。熟悉计算机科学的朋友，我们正尝试通过伪上下文无关语法创建一种形式语言。ANTLR是该领域的另一个大型项目，旨在创建一个格式更类似于巴科斯范式的词法分析器/解析器。

简而言之，我们必须想出一系列模式，这些模式可以获取我们之前的标记列表并将其压缩为一个表达式，然后我们可以稍后对其进行分析以创建我们的程序。

经过该过程后，我们的测试程序看起来更像这样：

注意：我跳过了代码演示部分，因为解析器的输出非常冗长，下一步我们将对其进行压缩以显示相同的信息，但采用更有用的格式

3.语义分析器

这部分由 Slate 中的“转换器”完成，它从解析器获取非常详细的输出，对其进行验证，然后生成AST。Slate转换器的源代码可以在这里找到。

那么现在我们的程序是什么样的？

File(
    Export(
        Const(
            "expected"
            80
        )
    )
    Export(
        Function(
            "main"
            Parameters(
            )
            "i32"
            Block(
                Return(
                    Add(
                        48
                        32
                    )
                )
            )
        )
    )
)

4.代码生成

呼！快完成了！现在我们有了一个不错的 AST，但现在需要将其编译为 WebAssembly，以便能够通过WebAssembly.instantiateStreaming()等方式运行。为了简化操作，我决定让我的编译器生成文本格式（而不是二进制格式）的 WASM ，然后使用wabt将文本转换为二进制 WASM。相信我，我喜欢 WebAssembly 及其含义，但即使是尝试弄清楚文本格式也很困难。目前关于这些格式的文档很少，我所依赖的大部分是 WASM 平台规范测试和各种 WASM 测试环境的输出。

从我们的 AST 生成 WAST 的代码实际上是附加在转换器发送出的对象上的，因此该代码在这里。生成上述 WAST 后，我们应该得到以下内容：

(module
    (memory $0 1)
    (global i32 (i32.const 80) )
    (export "expected" (global 0) )
    (func (export "main") (result i32)
        (i32.add (i32.const 48) (i32.const 32) )
    )
)

万岁！🙌

5. 链接器

目前我们实际上已经完成了。导入功能目前尚未实现，而且还没有标准库，所以这个阶段必须稍后再进行。

感谢阅读！如果你喜欢这篇文章，请告诉我你对 Slate 未来的期待，敬请期待！

未来将推出：

• 设计理念和长期目标
• 更多运营商
• 类型推断以添加对浮点数和对象的支持
• 变量
• if，while，for， ETC
• 字符串
• 更多功能
• 课程
• 元编程

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