JavaScript での C コンパイラの作成

JavaScript での C コンパイラーの作成は、字句解析、解析、意味解析、コード生成などのいくつかのコンポーネントを含む複雑で野心的なプロジェクトです。以下は、そのようなコンパイラーの構築を開始する方法を示す、簡略化された高レベルの例です。この例では、C コードをコンパイルする最初のステップである字句解析 (トークン化) と解析段階に焦点を当てます。

ステップ 1: 字句分析 (トークン化)

字句解析器 (レクサー) は、入力 C コードをトークンのストリームに変換します。

class Lexer {
  constructor(input) {
    this.input = input;
    this.tokens = [];
    this.current = 0;
  }

  tokenize() {
    while (this.current < this.input.length) {
      let char = this.input[this.current];

      if (/\s/.test(char)) {
        this.current++;
        continue;
      }

      if (/[a-zA-Z_]/.test(char)) {
        let start = this.current;
        while (/[a-zA-Z0-9_]/.test(this.input[this.current])) {
          this.current++;
        }
        this.tokens.push({ type: 'IDENTIFIER', value: this.input.slice(start, this.current) });
        continue;
      }

      if (/[0-9]/.test(char)) {
        let start = this.current;
        while (/[0-9]/.test(this.input[this.current])) {
          this.current++;
        }
        this.tokens.push({ type: 'NUMBER', value: this.input.slice(start, this.current) });
        continue;
      }

      switch (char) {
        case '+':
          this.tokens.push({ type: 'PLUS', value: '+' });
          this.current++;
          break;
        case '-':
          this.tokens.push({ type: 'MINUS', value: '-' });
          this.current++;
          break;
        case '*':
          this.tokens.push({ type: 'STAR', value: '*' });
          this.current++;
          break;
        case '/':
          this.tokens.push({ type: 'SLASH', value: '/' });
          this.current++;
          break;
        case '=':
          this.tokens.push({ type: 'EQUAL', value: '=' });
          this.current++;
          break;
        case ';':
          this.tokens.push({ type: 'SEMICOLON', value: ';' });
          this.current++;
          break;
        case '(':
          this.tokens.push({ type: 'LPAREN', value: '(' });
          this.current++;
          break;
        case ')':
          this.tokens.push({ type: 'RPAREN', value: ')' });
          this.current++;
          break;
        default:
          throw new TypeError('Unexpected character: ' + char);
      }
    }
    return this.tokens;
  }
}

ステップ 2: 解析する

パーサーは、トークンのストリームを抽象構文ツリー (AST) に変換します。

class Parser {
  constructor(tokens) {
    this.tokens = tokens;
    this.current = 0;
  }

  parse() {
    let ast = {
      type: 'Program',
      body: []
    };

    while (this.current < this.tokens.length) {
      ast.body.push(this.parseStatement());
    }

    return ast;
  }

  parseStatement() {
    let token = this.tokens[this.current];

    if (token.type === 'IDENTIFIER' && this.tokens[this.current + 1].type === 'EQUAL') {
      return this.parseAssignment();
    }

    throw new TypeError('Unknown statement: ' + token.type);
  }

  parseAssignment() {
    let identifier = this.tokens[this.current];
    this.current++; // skip identifier
    this.current++; // skip equal sign

    let value = this.parseExpression();

    this.expect('SEMICOLON');

    return {
      type: 'Assignment',
      identifier: identifier.value,
      value: value
    };
  }

  parseExpression() {
    let token = this.tokens[this.current];

    if (token.type === 'NUMBER') {
      this.current++;
      return {
        type: 'Literal',
        value: Number(token.value)
      };
    }

    throw new TypeError('Unknown expression: ' + token.type);
  }

  expect(type) {
    let token = this.tokens[this.current];
    if (token.type !== type) {
      throw new TypeError('Expected ' + type + ' but found ' + token.type);
    }
    this.current++;
  }
}

ステップ 3: コード生成

最後に、コード ジェネレーターは AST をターゲット言語 (JavaScript またはその他の言語) に変換します。

class CodeGenerator {
  generate(node) {
    switch (node.type) {
      case 'Program':
        return node.body.map(statement => this.generate(statement)).join('\n');
      case 'Assignment':
        return `let ${node.identifier} = ${this.generate(node.value)};`;
      case 'Literal':
        return node.value;
      default:
        throw new TypeError('Unknown node type: ' + node.type);
    }
  }
}

すべてをまとめる

レクサー、パーサー、コード ジェネレーターの使用方法は次のとおりです。

const input = `x = 42;`;
const lexer = new Lexer(input);
const tokens = lexer.tokenize();
console.log('Tokens:', tokens);

const parser = new Parser(tokens);
const ast = parser.parse();
console.log('AST:', JSON.stringify(ast, null, 2));

const generator = new CodeGenerator();
const output = generator.generate(ast);
console.log('Output:', output);

これにより、入力がトークン化され、AST に解析され、AST から JavaScript コードが生成されます。

注記

この例は非常に単純化されており、C 言語のごく一部のみを処理します。本格的な C コンパイラでは、はるかに大規模なトークンのセットを処理し、複雑な式、ステートメント、宣言、型を解析し、より洗練されたコードを生成する必要があります。

以上がJavaScript での C コンパイラの作成の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。