用 Python 编写的 Python 解释器，你会吗？

计算机只能理解机器码。归根结底，编程语言只是一串文字，目的是为了让人类更容易编写他们想让计算机做的事情。真正的魔法是由编译器和解释器完成，它们弥合了两者之间的差距。解释器逐行读取代码并将其转换为机器码。

在本文中，我们将设计一个可以执行算术运算的解释器。

我们不会重新造轮子。文章将使用由 David M. Beazley 开发的词法解析器 —— PLY（Python Lex-Yacc(https://github.com/dabeaz/ply)）。

PLY 可以通过以下方式下载：

$ pip install ply

我们将粗略地浏览一下创建解释器所需的基础知识。欲了解更多，请参阅这个 GitHub 仓库(https://github.com/dabeaz/ply)。

标记（Token）

标记是为解释器提供有意义信息的最小字符单位。标记包含一对名称和属性值。

让我们从创建标记名称列表开始。这是一个必要的步骤。

tokens = (
    # 数据类型
    "NUM",
    "FLOAT",
    # 算术运算
    "PLUS",
    "MINUS",
    "MUL",
    "DIV",
    # 括号
    "LPAREN",
    "RPAREN",
)

词法分析器（Lexer）

将语句转换为标记的过程称为标记化或词法分析。执行词法分析的程序是词法分析器。

# 标记的正则表达
t_PLUS   = r"\+"
t_MINUS  = r"\-"
t_MUL    = r"\*"
t_DIV    = r"/"
t_LPAREN = r"\("
t_RPAREN = r"\)"
t_POW    = r"\^"
# 忽略空格和制表符
t_ignore = " \t"


# 为每个规则添加动作
def t_FLOAT(t):
    r"""\d+\.\d+"""
    t.value = float(t.value)
    return t


def t_NUM(t):
    r"""\d+"""
    t.value = int(t.value)
    return t


# 未定义规则字符的错误处理
def t_error(t):
    # 此处的 t.value 包含未标记的其余输入
    print(f"keyword not found: {t.value[0]}\nline {t.lineno}")
    t.lexer.skip(1)


# 如果遇到 \n 则将其设为新的一行
def t_newline(t):
    r"""\n+"""
    t.lexer.lineno += t.value.count("\n")

为导入词法分析器，我们将使用：

import ply.lex as lex