Небольшой язык программирования и его разработка

Как всё началось

Сидел я на третьем курсе колледжа и ничего не делал, получая пятерки. Материал я усваивал быстро (спасибо форумам и хабру), но чего-то мне не хватало и тогда я взялся за изучение операционных систем, надеясь что-то сделать к диплому. Время шло, практика и кончился третий курс.

Переходя в следующий курс я начал активно изучать всё что касалось ОСи, но толком никуда не продвинулся. Тогда и родилась у меня идея создать свой ЯП.

Времени было мало, а делать было что-то нужно и я в свободное от удалёнки (с серой ЗП) что-то писал.

Язык я решил назвать The Gorge.

Часть первая. Как работает язык и где его найти

Было принято решение разместить язык на платформе гитхаб и создать новый профиль.
На тот момент я имел в распоряжении старый подаренный мне акк, но в последствии всё-таки создал свой и сейчас его можно найти так: (просто допишите сайт)/pcPowerJG/natural-network.

В папке src в файле lib.rs мы можем увидеть чудо, язык написан почти полностью на раст (почему почти? к сожалению в далёкие времена 2019 года раст не давал открыть файл на моей любимой манжаре и пришлось открывать его через Си).

Ну так вот, первое что мне было необходимо сделать — создать словарь используемых ключевых слов.

words.push("object".to_string());//1	 // используется для создания объекта, который хранит значения в памяти	 words.push("if".to_string());//2	// оператор условия, нужен для сравнения ДВУХ параметров		 words.push("exit_()".to_string());//3//выход из приложения words.push("func".to_string());     //4//инициализация функции  words.push("print".to_string());//5 // вывод на консоль		 words.push("remove".to_string());//6 //удаление words.push("array".to_string());//7 // создание массива words.push("struct".to_string()); //8 // создание структуры words.push("end".to_string());//9//end operation words.push("end_func".to_string()); // 10 // конец функции	 words.push("return".to_string()); //  11 words.push("!eq".to_string());//  12 words.push(">".to_string());  //  13 words.push("<".to_string());  //  14 words.push("loop".to_string());// 15 words.push("end_loop".to_string());// 16		 words.push("_".to_string()); // 17 // просто в качестве НЕ ключевого слова words.push("break".to_string()); // 18 words.push("true".to_string()); // 19 words.push("false".to_string()); // 20

Как мы видим у слов есть определённая нумерация (и не с нуля. это важно).

Следующая главная функция это функция старт.

pub fn start_(&mut self, text: String) -> u8

В ней происходит вся магия обработки текста и перевод его в действие. Сразу оговорюсь, мы пишем интерпретатор.

Так как мы пишем интерпретатор, нам необходимо как-то это обрабатывать, для этого необходимо создавать карту действий, но мы ограничимся простым массивом.

Так же создадим переменные для временного хранения информации (тело цикла к примеру или математическое выражение, имя функции и т.д.).

Привожу код.

let mut temp_values: String = String::new();			//	ВРЕМЕННЫЕ ПЕРЕМЕННЫЕ let mut temp_name: String = String::new();		        //	... let mut temp_buffer: String = String::new();			//	... let mut func_text: String = String::new(); let mut last_op: [usize; 3] = [0; 3]; // храним три последних действия // ---------------------------------------------- let mut if_count: usize = 0; let mut if_result: bool = true; // ответ на условие let mut struct_flag: bool = false; // это структура или условие let mut function_inactive_flag: bool = false; // если функция не активна let mut loop_flag: bool = false; // попали на цикл let mut index_loop: usize = 0; // количество циклов (для цикла в цикле)

Так же смотря код можно заметить много флагов, они нужны как-раз таки для нормального функционирования.

Всего наш код делиться на три блока

if ch == ' ' || ch == '\t' {   //................... } else if ch == '\n' {   //................... } else if ch == '=' {   //................... } } else {   temp_values.push(ch); }

В первом мы выполняем действия при разделении кода (то есть сразу смотрим что за ключевое слово или переменная и записываем в карту действий). Второй выполняем после символа окончания строки, тут мы выполняем действия. И третий выполняется при присваивании.
Блок else нужен только для записи переменной.

Дальше ныряем по коду, предлагаю посмотреть каждый блок отдельно.

if function_inactive_flag {   // ...						 } if loop_flag {   // ... } match temp_values.trim() {   // ... }

Мы видим в блоке ещё три блока. Первый блок связан с функциями, в нём происходит запись их в переменную (мы храним имя функции как переменную).

Второй связан с циклом, запись текста в переменную и выполнение цикла.
Третий же обнаруживает действия и отправляет их в карту.

Всё остальное же идёт согласно законам логики построения программы.

К примеру: a = b + c
Преобразуется в: last_op[0] = 1 last_op[1] = 17
И выполниться: в функции math_work .

Математика

Функция преобразования переменных в значения:

fn math_work(&self, text: String) -> String {   let text: String = Words::trim(text.clone());   let mut result_string: String = String::new();   let mut temp_string: String = String::new();   for ch in text.chars() {     match ch {       '+' | '-' | '/' | '*' | '(' | ')' | '&' | '|' | '!' | '=' | '<' | '>' => {         if Words::is_digit(temp_string.clone()) {           result_string += temp_string.clone().as_str();							         } else {           result_string += self.search_var(temp_string).0.clone().as_str();         }         result_string.push(ch.clone());         temp_string = String::new();       },       _ => {         temp_string.push(ch.clone());       },     }   }    let (value, type_, _temp) = self.search_var(temp_string.clone());   if _temp {     result_string += value.as_str();   } else {     result_string += temp_string.clone().as_str();   } result_string }

Всё достаточно просто, если символ не является буквой (или другим символом используемым в именах переменных) — сразу пишем его, если является ищем конец переменной (обычно между переменными есть два других спецсимвола, либо символ конца строки) и заменяем её имя значением.

Передаём всё в следующую функцию:

fn eval(str_: Vec<char>) -> f32 {   let mut i: usize = 0;   Words::expr(str_, &mut i) }

fn eval(str_: Vec<char>) -> f32 {   let mut i: usize = 0;   Words::expr(str_, &mut i) }  fn plus_one(u: &mut usize) {   *u += 1; }  fn number(ch_: Vec<char>, idx: &mut usize) -> f32 {   let mut result: f32 = 0.0;   //float result = 0.0;   let mut div: f32 = 10.0;   let mut sign: f32 = 1.0;   if ch_[*idx] == '-'{     sign = -1.0;     *idx += 1;   }    while *idx < ch_.len() &&   match ch_[*idx] {     '0' | '1' | '2' | '3' | '4' | '5' | '6' | '7' | '8' | '9' => { true },     _ => { false }   }   {     result = result * 10.0 + (f32::from_str(&ch_[*idx].to_string()).expect("не удалось форматировать строку"));      *idx += 1;   }    if *idx < ch_.len() && (ch_[*idx] == '.'){     *idx += 1;             while *idx < ch_.len() &&     match ch_[*idx] {       '0' | '1' | '2' | '3' | '4' | '5' | '6' | '7' | '8' | '9' => { true },       _ => { false }     }      {       result = result + (f32::from_str(&ch_[*idx].to_string()).expect("не удалось форматировать строку")) / div;       div *= 10.0;       *idx += 1;     }   }   sign * result }  fn expr(ch_: Vec<char>, idx: &mut usize) -> f32 {   let mut result: f32 = Words::term(ch_.clone(), idx);       while *idx < ch_.len() && (ch_[*idx] == '+' || ch_[*idx] == '-') {     match ch_[*idx] {       '+' => {         *idx += 1;         result += Words::term(ch_.clone(), idx);       },       '-' => {         *idx += 1;             result -= Words::term(ch_.clone(), idx);       },       _ => {},     }    } result }  fn term(ch_: Vec<char>, idx: &mut usize) -> f32 {   let mut result: f32 = Words::factor(ch_.clone(), idx);   let mut div: f32 = 0.0;    while *idx < ch_.len() && (ch_[*idx] == '*' || ch_[*idx] == '/') {     match ch_[*idx] {       '*' => {         *idx += 1;         result *= Words::factor(ch_.clone(), idx);       },       '/' => {         *idx += 1;             div = Words::factor(ch_.clone(), idx);             if (div != 0.0) {           result /= div;         } else {           panic!("Division by zero!\n");                             }       },       _ => {},     }   } result }  fn factor(ch_: Vec<char>, idx: &mut usize) -> f32 {   let mut result: f32 = 0.0;   let mut sign: f32 = 1.0;    if (ch_[*idx] == '-') {     sign = -1.0;     *idx += 1;   }    if (ch_[*idx] == '(') {     *idx += 1;     result = Words::expr(ch_.clone(), idx);      if (ch_[*idx] != ')') {       panic!("Brackets unbalanced!\n");     }     *idx += 1;   } else { result = Words::number(ch_, idx); }   sign * result }

Переменные

Теперь настало время поговорить о переменных. Реализованы они крайне слабо и их хранение занимает огромную кучу места в оперативной памяти, ситуация возможно скоро исправиться.

Все переменные занимают место сразу в двух массивах, массив имён и типов:

object_buffer: Vec<(String, usize)>

Массив значений:

value_buffer: Vec<String>

Для добавления новой переменной используется функция add_vars:

fn add_vars(&mut self, vars_name: String, mut vars_value: String, vars_type: usize) {   //object_buffer: Vec<(String, usize)>   //value_buffer: Vec<String>   if vars_value.clone().split('\"').collect::<Vec<&str>>().len() > 1 {     vars_value = vars_value.split('\"').collect::<Vec<&str>>()[1].to_string();   } else {     vars_value = vars_value.clone().trim().to_string();   }   self.object_buffer.push((vars_name, vars_type));   self.value_buffer.push(vars_value); }

В ней всего одна проверка, есть ли кавычки (что в кавычках мы считаем текстом и не отрезаем пробелы).

Для удаления переменной:

fn remove_vars(&mut self, vars_name: String) {   for i in 0..self.object_buffer.len() {     if self.object_buffer[i].0.clone() == vars_name {       self.object_buffer.remove(i);       self.value_buffer.remove(i);       return;     }   } }

Запись значения и поиск:

fn set_value(&mut self, vars_name: String, mut vars_value: String) {   for i in 0..self.object_buffer.len() {     if self.object_buffer[i].0 == vars_name {       if vars_value.clone().split('\"').collect::<Vec<&str>>().len() > 1 {         vars_value = vars_value.split('\"').collect::<Vec<&str>>()[1].to_string();       } else {         vars_value = vars_value.clone().trim().to_string();       }       self.value_buffer[i] = vars_value.clone();       return;     }   }  } pub fn search_var(&self, vars_name: String) -> (String, usize, bool) {   for i in 0..self.object_buffer.len() {     if self.object_buffer[i].0 == vars_name {       let value: String = self.value_buffer[i].clone();       let type_: usize = self.object_buffer[i].1.clone();       return (value, type_, true);      }   }   (String::new(), 0, false) }

Так же планируется импортировать из старой версии языка поддержку внешних библиотек.

import("/lib.so") 	extern_func("lib.so", func_name)   extern_func("lib.so", func_name, arg1, arg2) close_import("lib.so")

Я не показал весь код из соображений удобочитаемости статьи. Весь код (особенно в функции обработки условий (боже не заходите туда, исправлю как руки дойдут), циклов и функций) занял бы слишком много экранного пространства, а я хочу передать суть и поделиться. Возможно кому-то будет легче написать свой ЯП по моим наработкам, а в целом вэлком.

Что нужно исправить и добавить?

1. Исправить функцию обработки условий (не заходите туда, я серьезно);

2. Зачем нам всё хранить в тексте? Исправить на байты;

3. Импортировать поддержу сишных библиотек из старой версии языка

Спасибо за внимание.