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 памятиwords.push("if".to_string());//2// оператор условия, нужен для сравнения ДВУХ параметровwords.push("exit_()".to_string());//3//выход из приложенияwords.push("func".to_string());     //4//инициализация функции words.push("print".to_string());//5 // вывод на консольwords.push("remove".to_string());//6 //удалениеwords.push("array".to_string());//7 // создание массиваwords.push("struct".to_string()); //8 // создание структурыwords.push("end".to_string());//9//end operationwords.push("end_func".to_string()); // 10 // конец функцииwords.push("return".to_string()); //  11words.push("!eq".to_string());//  12words.push(">".to_string());  //  13words.push("<".to_string());  //  14words.push("loop".to_string());// 15words.push("end_loop".to_string());// 16words.push("_".to_string()); // 17 // просто в качестве НЕ ключевого словаwords.push("break".to_string()); // 18words.push("true".to_string()); // 19words.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();//ВРЕМЕННЕ ПЕРЕМЕННЕlet 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 условиеlet mut struct_flag: bool = false; // это структура или условиеlet mut function_inactive_flag: bool = false; // если функция не активнаlet mut loop_flag: bool = false; // попали на циклlet 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.