探秘lua词法分析

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词法分析实例

在《递归下降算法》一节里，介绍过数学表达式的词法分析，现在正式开始lua语言的词法分析。

以一段简单的lua代码为例：

-- 输出最大值
local a, b = 10.5, 20.00
local c = math.max(a, b)
local d = string.format(
  "maxval(%f,%f)=%f", a, b, c)
print(d)

代码逻辑为取a和b的最大值，赋给c，再打印a、b、c的值。

 

词法分析结果：

local a , b = 10.50 , 20.00 
local c = math . max ( a , b 
) local d = string . format 
( maxval(%f,%f)=%f , a , 
b , c ) print ( d ) <eof>

 

可以看出，lua的词法分析是按照以下几种类型区分的：

• 标识符：如 local、a、b、math

• 标点符号：如 , = ( )

• 数字：如10.5、20.00

• 字符串：如 "maxval(%f,%f)=%f"

• 注释：以--开头的为注释

 

 

词法分析逻辑

lua的词法分析模块将源码文件作为一个字符流读入，每次取出一个字符，根据字符值做不同的处理，用代码实现就是一个超大switch语句。下面逐一介绍各个字符的处理逻辑。

 

\r 或 \n

linux系统里换行符为"\n"，Windows系统换行符为"\r\n"，为保证lua代码在两种系统行数一致，将 "\r\n" 和 "\n\r" 作为一行。

 

减号 -

在lua里'-'有多种可能的意义，如负号、减号、注释、多行注释。

• 若下个字符不为'-'，表示负号或减号，如 -100， a-b

• 若下个字符为'-'，且下下个字符为'['，按照多行注释处理，如 --[[ 多行注释 ]]

• 否则按照单行注释处理，如 -- 单行注释

 

左方括号 [

可能为多行字符串，也可能为table取key操作。

• 若为"[[" 或 "[=[" 等格式，读取多行字符串，如 [[ string ]]

• 否则，表示取key操作，如 a["data"]=1

 

等号 =

• 若下个字符为'='，表示相等比较，如 a==b

• 否则，表示赋值操作，如 a=1

 

< 或 > 或 ~

• 若下个字符为'='，表示小于等于、大于等于、不等于，如 <= >= ~=

• 否则表示小于、大于

 

" 或 '

• 表示字符串开始，如 "abc" 或 'abcd'

 

点号 .

• 若为"..."，表示变长参数，如 print(fmt, ...)

• 若为".."，表示字符串连接符，如 a .. b

• 若为".123"，表示浮点数 0.123

• 若为"a.b"，表示table成员引用，等价于a["b"]

 

-1

• 文件结束符EOZ

 

空白字符

• 如 ' ' '\t' 

 

数值

• 如 123、2.2、32e+1、0.2e-2 

 

标识符

• 以字母或下划线开头，后面为字母、数字、下划线，如 abc123, _data

 

单操作符

• 如 + - * / % 

 

 

数据结构

typedef union {
  lua_Number r;
  TString *ts;
} SemInfo;

typedef struct Token {
  int token;
  SemInfo seminfo;
} Token;

Token结构体用来表示一个分词，token表示分词类型，seminfo存储分词值

分词类型	token枚举	数值存储	举例
保留字	TK_FOR		for
保留字	TK_ELSE		else
数值	TK_NUMBER	seminfo.r	123
标识符	TK_NAME	seminfo.ts	myname
字符串	TK_STRING	seminfo.ts	"abc"

 

不同于常规的先做词法分析，再做语法分析的步骤，lua以语法分析为主，在需要的时候取出一个分词继续分析，所以取词函数luaX_next在许多地方被调用。

 

lua词法分析本身比较简单，核心逻辑在 llex.c 文件，代码量不足500行，感兴趣的可以看看。