如何編寫JavaScript引擎？
JavaScript引擎是解釋和執(zhí)行JavaScript代碼的核心組件。
#?詞法分析器
詞法分析器是編譯器中的一個(gè)重要組成部分，其作用是將源程序中的字符流轉(zhuǎn)換為詞法單元流，以便后續(xù)的語法分析。設(shè)計(jì)詞法分析器的基本步驟如下：
確定詞法單元的類型和模式 詞法單元是源程序中的最小語法單位，例如標(biāo)識(shí)符、關(guān)鍵字、常量、運(yùn)算符等。在設(shè)計(jì)詞法分析器時(shí)，需要確定每種詞法單元的類型和對(duì)應(yīng)的正則表達(dá)式模式，以便識(shí)別源程序中的詞法單元。
例如，對(duì)于一個(gè)簡(jiǎn)單的算術(shù)表達(dá)式語言，可以定義如下的詞法單元類型和模式：
標(biāo)識(shí)符：以字母或下劃線開頭，后跟任意個(gè)字母、數(shù)字或下劃線。
數(shù)字常量：一個(gè)或多個(gè)數(shù)字組成的字符串。
運(yùn)算符：加號(hào)、減號(hào)、乘號(hào)、除號(hào)等。
左右括號(hào)：左括號(hào)、右括號(hào)。
編寫正則表達(dá)式模式 確定詞法單元類型和模式后，需要編寫對(duì)應(yīng)的正則表達(dá)式模式，以便識(shí)別源程序中的詞法單元。正則表達(dá)式是一種描述字符串模式的語言，可以用來匹配符合某種模式的字符串。
例如，對(duì)于標(biāo)識(shí)符，可以使用正則表達(dá)式[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*來匹配以字母或下劃線開頭、后跟任意個(gè)字母、數(shù)字或下劃線的字符串。
實(shí)現(xiàn)詞法分析器 在實(shí)現(xiàn)詞法分析器時(shí)，可以使用自動(dòng)機(jī)或遞歸下降分析等算法，對(duì)源程序進(jìn)行掃描和識(shí)別。具體實(shí)現(xiàn)方式可以參考以下步驟：
讀入源程序字符流，逐個(gè)字符進(jìn)行掃描。
對(duì)每個(gè)字符進(jìn)行分類，判斷其屬于哪種詞法單元。
根據(jù)詞法單元類型和模式，使用正則表達(dá)式進(jìn)行匹配。
如果匹配成功，則生成對(duì)應(yīng)的詞法單元，并將其加入詞法單元流中；否則，報(bào)告詞法錯(cuò)誤。
輸出詞法單元流 在詞法分析器完成掃描和識(shí)別后，需要將生成的詞法單元流輸出給后續(xù)的語法分析器。詞法單元流可以使用鏈表、數(shù)組等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表示。
例如，對(duì)于一個(gè)簡(jiǎn)單的算術(shù)表達(dá)式語言，源程序"1+2*(3-4)"的詞法單元流可以表示為：
類型值數(shù)字常量1運(yùn)算符+數(shù)字常量2運(yùn)算符*左括號(hào)(數(shù)字常量3運(yùn)算符-數(shù)字常量4右括號(hào))
#?設(shè)計(jì)詞法分析器
詞法分析器是編譯器的一個(gè)重要組成部分，用于將源代碼轉(zhuǎn)換成標(biāo)記流（Token Stream）。下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的詞法分析器的設(shè)計(jì)：
定義Token類，用于表示標(biāo)記。Token類應(yīng)該包含以下屬性：
type：標(biāo)記類型，例如關(guān)鍵字、標(biāo)識(shí)符、運(yùn)算符等。
value：標(biāo)記的值，例如標(biāo)識(shí)符的名稱、數(shù)字的值等。
line：標(biāo)記所在的行號(hào)。
定義詞法分析器類，用于將源代碼轉(zhuǎn)換成標(biāo)記流。詞法分析器類應(yīng)該包含以下方法：
getNextToken()：從源代碼中讀取下一個(gè)標(biāo)記，并返回一個(gè)Token對(duì)象。
tokenize()：將整個(gè)源代碼轉(zhuǎn)換成標(biāo)記流。
在getNextToken()方法中，可以按照以下步驟進(jìn)行：
跳過空格、制表符、換行符等空白字符。
判斷當(dāng)前字符是否為數(shù)字，如果是數(shù)字則讀取整個(gè)數(shù)字，并返回一個(gè)數(shù)字類型的Token對(duì)象。
判斷當(dāng)前字符是否為字母，如果是字母則讀取整個(gè)標(biāo)識(shí)符，并判斷是否為關(guān)鍵字，如果是則返回一個(gè)關(guān)鍵字類型的Token對(duì)象，否則返回一個(gè)標(biāo)識(shí)符類型的Token對(duì)象。
判斷當(dāng)前字符是否為運(yùn)算符，如果是則返回一個(gè)運(yùn)算符類型的Token對(duì)象。
如果當(dāng)前字符不是數(shù)字、字母或運(yùn)算符，則返回一個(gè)未知類型的Token對(duì)象。
在tokenize()方法中，可以按照以下步驟進(jìn)行：
讀取整個(gè)源代碼。
循環(huán)調(diào)用getNextToken()方法，直到讀取完所有的標(biāo)記。
返回一個(gè)包含所有Token對(duì)象的數(shù)組。
#?設(shè)計(jì)語法分析器
語法分析器是編譯器的另一個(gè)重要組成部分，用于將標(biāo)記流轉(zhuǎn)換成抽象語法樹（Abstract Syntax Tree，AST）。下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的語法分析器的設(shè)計(jì)：
定義AST節(jié)點(diǎn)類，用于表示抽象語法樹的節(jié)點(diǎn)。AST節(jié)點(diǎn)類應(yīng)該包含以下屬性：
type：節(jié)點(diǎn)類型，例如表達(dá)式、語句、變量聲明等。
value：節(jié)點(diǎn)的值，例如變量名、常量值等。
children：子節(jié)點(diǎn)列表，用于表示節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)。
定義語法分析器類，用于將標(biāo)記流轉(zhuǎn)換成抽象語法樹。語法分析器類應(yīng)該包含以下方法：
parse()：解析標(biāo)記流，并返回一個(gè)AST根節(jié)點(diǎn)。
在parse()方法中，可以按照以下步驟進(jìn)行：
讀取標(biāo)記流中的第一個(gè)標(biāo)記，并根據(jù)標(biāo)記的類型創(chuàng)建一個(gè)根節(jié)點(diǎn)。
根據(jù)語法規(guī)則，遞歸調(diào)用子節(jié)點(diǎn)的解析方法，創(chuàng)建子節(jié)點(diǎn)，并將子節(jié)點(diǎn)添加到根節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)列表中。
如果當(dāng)前標(biāo)記不符合語法規(guī)則，則拋出語法錯(cuò)誤異常。
重復(fù)步驟2和3，直到解析完整個(gè)標(biāo)記流。
在AST節(jié)點(diǎn)類中，可以定義一些輔助方法，例如：
isLeaf()：判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否為葉子節(jié)點(diǎn)。
getChildren()：返回當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)列表。
getType()：返回當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的類型。
getValue()：返回當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的值。 以上是一個(gè)簡(jiǎn)單的語法分析器的設(shè)計(jì)，實(shí)際上還需要考慮很多細(xì)節(jié)，例如處理優(yōu)先級(jí)、左結(jié)合性、右結(jié)合性等特殊情況。
#?實(shí)現(xiàn)JavaScript運(yùn)行時(shí)
實(shí)現(xiàn)JavaScript運(yùn)行時(shí)需要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)部分：
詞法分析器：讀取JavaScript代碼并將其轉(zhuǎn)換成標(biāo)記流（Token Stream）。
語法分析器：將標(biāo)記流轉(zhuǎn)換成抽象語法樹（Abstract Syntax Tree，AST）。
執(zhí)行引擎：遍歷抽象語法樹，并執(zhí)行其中的代碼。
內(nèi)置對(duì)象和函數(shù)：實(shí)現(xiàn)JavaScript的內(nèi)置對(duì)象和函數(shù)，例如Object、Array、Function等。
下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的JavaScript運(yùn)行時(shí)的實(shí)現(xiàn)：
對(duì)于變量聲明語句，創(chuàng)建一個(gè)變量并賦初值，將變量存入當(dāng)前作用域中。
對(duì)于賦值語句，找到變量，并將其值賦為表達(dá)式的值。
對(duì)于表達(dá)式語句，計(jì)算表達(dá)式的值并忽略結(jié)果。
對(duì)于條件語句（if語句），根據(jù)條件表達(dá)式的值判斷執(zhí)行哪個(gè)分支。
對(duì)于循環(huán)語句（for、while語句），根據(jù)條件表達(dá)式的值判斷是否執(zhí)行循環(huán)體。
對(duì)于函數(shù)聲明語句，創(chuàng)建一個(gè)函數(shù)對(duì)象并將其存入當(dāng)前作用域中。
對(duì)于函數(shù)調(diào)用表達(dá)式，找到函數(shù)，并執(zhí)行函數(shù)體。
對(duì)于對(duì)象屬性訪問表達(dá)式，找到對(duì)象并獲取屬性值。
對(duì)于數(shù)組元素訪問表達(dá)式，找到數(shù)組并獲取元素值。
內(nèi)置對(duì)象和函數(shù)：實(shí)現(xiàn)JavaScript的內(nèi)置對(duì)象和函數(shù)，例如Object、Array、Function等?？梢允褂肑avaScript語言本身來實(shí)現(xiàn)這些內(nèi)置對(duì)象和函數(shù)。
詞法分析器：使用正則表達(dá)式匹配JavaScript代碼中的標(biāo)記，并返回一個(gè)標(biāo)記流（Token Stream）。
語法分析器：使用遞歸下降算法（Recursive Descent Parsing）將標(biāo)記流轉(zhuǎn)換成抽象語法樹（Abstract Syntax Tree，AST）。
執(zhí)行引擎：遍歷抽象語法樹，并執(zhí)行其中的代碼。
以上是一個(gè)簡(jiǎn)單的JavaScript運(yùn)行時(shí)的實(shí)現(xiàn)，實(shí)際上還需要考慮很多細(xì)節(jié)，例如作用域、閉包、類型轉(zhuǎn)換等特殊情況。
#?實(shí)現(xiàn)JavaScript解釋器
JavaScript解釋器的設(shè)計(jì)應(yīng)該包括以下幾個(gè)部分：
#?詞法分析器：將JavaScript代碼轉(zhuǎn)換為標(biāo)記流。
詞法分析（Lexical Analysis）：將代碼分解成單個(gè)的詞法單元（tokens），例如關(guān)鍵字、標(biāo)識(shí)符、運(yùn)算符等。這可以通過正則表達(dá)式或手寫解析器實(shí)現(xiàn)
#?語法分析器：將標(biāo)記流轉(zhuǎn)換為語法樹。
語法分析（Parsing）：將詞法單元轉(zhuǎn)換成語法樹（Abstract Syntax Tree，AST），并檢查語法錯(cuò)誤。這可以通過手寫遞歸下降解析器、LL或LR分析器等實(shí)現(xiàn)。
#?語義分析器：對(duì)語法樹進(jìn)行語義分析。
語義分析（Semantic Analysis）：對(duì)AST進(jìn)行語義分析，檢查類型、作用域、函數(shù)調(diào)用等。這可以通過遍歷AST并應(yīng)用靜態(tài)或動(dòng)態(tài)分析算法實(shí)現(xiàn)。
#?執(zhí)行器：執(zhí)行語法樹并輸出結(jié)果。
將AST轉(zhuǎn)換成可執(zhí)行的機(jī)器代碼或字節(jié)碼。這可以通過直接解釋、編譯成本地代碼或編譯成中間代碼并交給虛擬機(jī)執(zhí)行等方式實(shí)現(xiàn)。
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#?實(shí)現(xiàn)JavaScript編譯器
#?詞法編譯器（Lexical Analyzer）
詞法編譯器（Lexical Analyzer）也被稱為詞法分析器（Lexer），是編譯器中的一個(gè)組件，用于將源代碼轉(zhuǎn)換為令牌（Token）序列。令牌是編程語言中的基本單元，它們由詞素（Lexeme）和令牌類型（Token Type）組成。
詞法編譯器通常由兩個(gè)主要部分組成：令牌定義和掃描器。令牌定義是一組正則表達(dá)式，用于描述編程語言中的各種令牌類型。掃描器則根據(jù)這些正則表達(dá)式，對(duì)源代碼進(jìn)行掃描，并將其轉(zhuǎn)換為令牌序列。
點(diǎn)擊查看詞法編譯器的實(shí)現(xiàn)
定義了一組令牌類型，包括標(biāo)識(shí)符、數(shù)字、運(yùn)算符、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)和關(guān)鍵字。然后，我們使用正則表達(dá)式和數(shù)組常量來定義這些令牌類型的規(guī)則。
tokenize函數(shù)中，遍歷源代碼中的每個(gè)字符，并根據(jù)其類型生成相應(yīng)的令牌。例如，如果字符是數(shù)字，則我們將其解析為數(shù)字令牌，并將其添加到令牌序列中。
#?代碼生成器：將語法樹轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行的機(jī)器代碼。
代碼生成器（Code Generator）是編譯器中的一個(gè)組件，用于將抽象語法樹（AST）轉(zhuǎn)換為目標(biāo)代碼，例如機(jī)器代碼、字節(jié)碼或其他編程語言的代碼。
代碼生成器通常由兩個(gè)主要部分組成：代碼生成規(guī)則和代碼生成器。代碼生成規(guī)則是一組規(guī)則，用于描述如何將AST節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換為目標(biāo)代碼。代碼生成器則根據(jù)這些規(guī)則，對(duì)AST節(jié)點(diǎn)進(jìn)行遍歷，并將其轉(zhuǎn)換為目標(biāo)代碼。
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#?執(zhí)行器：執(zhí)行機(jī)器代碼并輸出結(jié)果。
執(zhí)行器（Executor）是編譯器中的一個(gè)組件，用于執(zhí)行目標(biāo)代碼，例如機(jī)器代碼或字節(jié)碼，并輸出結(jié)果。執(zhí)行器通常由兩個(gè)主要部分組成：解釋器和虛擬機(jī)。
解釋器是一種直接執(zhí)行目標(biāo)代碼的方法，它將目標(biāo)代碼逐條解釋并執(zhí)行。虛擬機(jī)是一種模擬計(jì)算機(jī)硬件的方法，它將目標(biāo)代碼轉(zhuǎn)換為一組指令，并在虛擬計(jì)算機(jī)上執(zhí)行這些指令。
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在這個(gè)例子中，我們定義了一個(gè)execute函數(shù)，它接受一個(gè)JavaScript源代碼字符串作為輸入，并將其編譯為目標(biāo)代碼，然后使用虛擬機(jī)執(zhí)行目標(biāo)代碼，并輸出結(jié)果。
在createVM函數(shù)中，我們定義了一組虛擬機(jī)指令，包括LOAD（將常量加載到棧中）、ADD（將棧頂兩個(gè)值相加）、SUB（將棧頂兩個(gè)值相減）、MUL（將棧頂兩個(gè)值相乘）、DIV（將棧頂兩個(gè)值相除）和PRINT（打印棧頂?shù)闹担Ｈ缓?，我們使用一個(gè)簡(jiǎn)單的棧來模擬虛擬機(jī)的堆棧，并在run函數(shù)中執(zhí)行指令序列。
在execute函數(shù)中，我們首先將源代碼編譯為目標(biāo)代碼，然后將其解析為指令序列，并使用createVM函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)虛擬機(jī)。最后，我們調(diào)用虛擬機(jī)的run函數(shù)，執(zhí)行指令序列，并輸出結(jié)果。
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