《两周自制脚本语言》——第十四天（让Stone语言支持静态类型以优化性能）
笔记、源码同步在 github 上，欢迎Star，蟹蟹~
前一天我们借助Java语言设计了一种专用的虚拟机，用于执行中间代码。从内部来看，该虚拟机通过Java语言的Object类型来表示所有类型的值，整数也将由Integer对象表现。不可否认，这是程序执行速度较慢的一个重要原因
今天我们将利用静态数据类型，尽可能以int类型的值来表示整数值。同时，我们将不再使用专用的虚拟机，而直接使用Java虚拟机。抽象语法树需要预先转换为Java二进制代码，不过，由于整数改为int表示，转换得到的Java二进制代码执行效率也会较高
指定变量类型
支持静态数据类型的程序设计语言特点是，它需要在声明变量与参数的同时指定它们的数据类型。如果语言支持类型推论，一部分甚至大部分的类型指定就能省略。不过，能省略并不表示它们就不需要指定数据类型
静态语言有一些缺点。例如，即使有需要，数据类型不同的变量值之间也无法相互赋值，而日某此恋量的类型可能较为复杂，不易理解。不过，静态类型语言也有一些重要的优点
- 通过数据类型检查，它能在一定程度上确保程序的正确性
- 静态数据类型信息有助于提高程序的执行速度
我们先来改进Stone语言的语法，使它能够支持数据类型声明。首先增加的是var语句。它用于定义一个新的变量，并指定该变量的初始值与数据类型
var x : Int = 7
上面的语句对变量x做了定义，它是一个Int类型的变量，初始值为7.需要注意的是，变量声明时初始值不得省略。变量名之后跟有冒号与数据类型都可以省略
var x = 7
规定，var语句支持声明Int、String与Any三种类型，Int类型表示整数，String类型表示字符串。Any同时包含整数与字符串这两种类型。也就是说，一个整数值既可以由Int表示，也能由Any类型表示，字符串也是如此
Any类型的变量能够被赋以Int或string类型的值，反之则不行
虽然Any类型也包含整数，但它只支持有限的算术操作。Any类型的值只能进行+运算。除此以外，-（减法）等运算都无法用于Any类型的值。例如，对于Any类型的变量x，即使它的值为整数3，表达式x-1依然会引起数据类型错误。这是因为，变量x属于Any类型并不能确保它的值一定是一个整数
除了var语句，我们还将为函数定义语句添加参数及返回值的数据类型指定功能。例如
def inc(n: int) : int {
n + 1
}
函数inc接收一个Int类型的参数n，并返回一个Int类型的返回值。右括号）之后跟着的返回值的类型。与var语句类似，冒号：与后接的数据类型名称用于指定参数或返回值的类型，它们同样能够省略
代码清单14.1列出了对Stone语法规则的一些修改，经过这些修改，Stone语言将能支持上述数据类型指定功能。与var语句对应的非终结符是variable。同时，我们需要为statement增加variable这一可能情况。此外，param与def的定义也需要修改，以支持非终结符type_tag
代码清单14.2是与修改后的语法规则对应的语法分析器程序。代码清单14.3与代码清单14.4是新定义的抽象语法树节点的对象类型
为了执行新增的var语句，我们通过代码清单14.5所示的修改器为Varstmnt类添加了eva1方法
代码清单14.1 与数据类型相关的语法规则
type_tag -> ":" IDENTIFIER variable -> "var" IDENTIFIER [ type_tag ] "=" expr param -> IDENTIFIER [ type_tag ] def -> "def" IDENTIFIER param_list [ type_tag ] block statment -> variable | "if" ... | "while" ... | simple
代码清单14.2 TypedParser.java
package Stone;
import static Stone.Parser.rule;
import Stone.ast.*;
public class TypedParser extends FuncParser {
Parser typeTag = rule(TypeTag.class).sep(":").identifier(reserved);
Parser variable = rule(VarStmnt.class).sep("var").identifier(reserved).maybe(typeTag).sep("=").ast(expr);
public TypedParser() {
reserved.add(":");
param.maybe(typeTag);
def.reset().sep("def").identifier(reserved).ast(paramList).maybe(typeTag).ast(block);
statement.insertChoice(variable);
}
}
代码清单14.3 VarStmnt.java
package Stone.ast;
import java.util.List;
public class VarStmnt extends ASTList {
public VarStmnt(List<ASTree> c) {
super(c);
}
public String name() {
return ((ASTLeaf) child(0)).token().getText();
}
public TypeTag type() {
return (TypeTag) child(1);
}
public ASTree initializer() {
return child(2);
}
public String toString() {
return "(var " + name() + " " + type() + " " + initializer() + ")";
}
}
代码清单14.4 TypeTag.java
package Stone.ast;
import java.util.List;
public class TypeTag extends ASTList {
public static final String UNDEF = "<Undef>";
public TypeTag(List<ASTree> c) {
super(c);
}
public String type() {
if (numChildren() > 0)
return ((ASTLeaf) child(0)).token().getText();
else
return UNDEF;
}
public String toString() {
return ":" + type();
}
}
代码清单14.5 TypedEvaluator.java
package chap14;
import java.util.List;
import javassist.gluonj.*;
import Stone.ast.*;
import chap11.EnvOptimizer;
import chap11.Symbols;
import chap11.EnvOptimizer.ASTreeOptEx;
import chap6.Environment;
import chap6.BasicEvaluator.ASTreeEx;
@Require(EnvOptimizer.class)
@Reviser
public class TypedEvaluator {
@Reviser
public static class DefStmntEx extends EnvOptimizer.DefStmntEx {
public DefStmntEx(List<ASTree> c) {
super(c);
}
public TypeTag type() {
return (TypeTag) child(2);
}
@Override
public BlockStmnt body() {
return (BlockStmnt) child(3);
}
@Override
public String toString() {
return "(def " + name() + " " + parameters() + " " + type() + " " + body() + ")";
}
}
@Reviser
public static class ParamListEx extends EnvOptimizer.ParamsEx {
public ParamListEx(List<ASTree> c) {
super(c);
}
@Override
public String name(int i) {
return ((ASTLeaf) child(i).child(0)).token().getText();
}
public TypeTag typeTag(int i) {
return (TypeTag) child(i).child(1);
}
}
@Reviser
public static class VarStmntEx extends VarStmnt {
protected int index;
public VarStmntEx(List<ASTree> c) {
super(c);
}
public void lookup(Symbols syms) {
index = syms.putNew(name());
((ASTreeOptEx) initializer()).lookup(syms);
}
public Object eval(Environment env) {
Object value = ((ASTreeEx) initializer()).eval(env);
((EnvOptimizer.EnvEx2) env).put(0, index, value);
return value;
}
}
}
通过数据类型检查发现错误
为了实现数据类型检查功能，我们要为抽象语法树的节点类添加typeCheck方法。该方法能够对数据类型进行检查，它与用于执行程序的eval方法非常类似，都会从抽象语法树的根节点开始递归调用自身，完成整棵语法树的遍历
以x-2为例，调用根节点对象的typeCheck方法将返回该表达式的数据类型。变量x的数据类型由typeCheck方法的数据类型环境参数决定。eval方法的环境参数是由变量名与对应的值组成的键值对，typeCheck方法的数据类型环境则是由变量名与对应的数据类型组成的键值对
类型指派规则看似复杂，其实它的核心是怎样根据各条表达式的子表达式类型，计算该表达式自身的类型。正如eval方法实现了表达式值的计算，typeCheck方法将实现对各个抽象法树节点类的数据类型的计算
例如，对于单目减法运算表达式-(x*2)，其子表达式(x*2)是-运算符的操作数，必须为Int类型。于是，整个单目运算表达式也将是Int类型。这就是类型指派规则
双目运算表达式的类型指派规则稍有些复杂。首先，如果运算符两侧的子表达式都是Int类型，整个双目运算表达式也将是Int类型。对于 + 表达式，如果两侧都是String类型，整个表达式则是String类型，否则为Any类型。这使 + 运算符能够用于字符串连接运算。还有一种特殊情况是 = 运算符。对于 = 运算符，如果左右两侧的类型一致，整个赋值表达式的类型将与子表达式相同。如果左侧是一个新出现的变量，尚无特定的数据类型，该变量将被指定为与右侧相同的类型
代码清单14.6是用于添加typeCheck方法的修改器。代码清单14.7是用于表示数据类型环境的TypeEnv类的定义。typeCheck方法在遇到类型错误时将抛出TypeException异常。代码清单14.8是该异常的定义
代码清单14.9中，TypeInfo类的对象表示数据类型。该类定义了ANY、INT与STRING这三个static字段。它们都是TypeInfo类型的值，表示各自对应的数据类型。此外，该类还定义了UnknownType与Functionrype这两个嵌套子类。前者表示程序省略了类型指定，并暂且采用了与ANY相同的实现逻辑
第二个嵌套类FunctionType用于表示函数的类型。函数的类型通过参数序列的类型与返回值的类型表现。例如，假设某个函数将接收Int类型与Any类型的参数，并返回string类型的返回值。这样一来，我们就可以称它是一个“依次接收Int与Any类型的参数且返回值为string类型”的函数
抽象语法树各节点类的typeCheck方法在计算类型时，将首先递归调用子表达式的typeCheck方法。如果没有子表达式，则调用TypeInfo对象的assertSubtypeOf方法，确认它是否满足类型指派规则的前提条件。例如，在检查由=运算符构成的赋值表达式时，typeCheck方法将像下面这样，对表示左侧类型的type与表示右侧类型的valueType调用assertSubtypeOf方法
代码清单14.6 TypeChecker.java
package chap14;
import java.util.List;
import chap7.FuncEvaluator;
import chap11.EnvOptimizer;
import Stone.Token;
import static javassist.gluonj.GluonJ.revise;
import Stone.ast.*;
import javassist.gluonj.*;
@Require(TypedEvaluator.class)
@Reviser
public class TypeChecker {
@Reviser
public static abstract class ASTreeTypeEx extends ASTree {
public TypeInfo typeCheck(TypeEnv tenv) throws TypeException {
return null;
}
}
@Reviser
public static class NumberEx extends NumberLiteral {
public NumberEx(Token t) {
super(t);
}
public TypeInfo typeCheck(TypeEnv tenv) throws TypeException {
return TypeInfo.INT;
}
}
@Reviser
public static class StringEx extends StringLiteral {
public StringEx(Token t) {
super(t);
}
public TypeInfo typeCheck(TypeEnv tenv) throws TypeException {
return TypeInfo.STRING;
}
}
@Reviser
public static class NameEx2 extends EnvOptimizer.NameEx {
protected TypeInfo type;
public NameEx2(Token t) {
super(t);
}
public TypeInfo typeCheck(TypeEnv tenv) throws TypeException {
type = tenv.get(nest, index);
if (type == null)
throw new TypeException("undefined name: " + name(), this);
else
return type;
}
public TypeInfo typeCheckForAssign(TypeEnv tenv, TypeInfo valueType) throws TypeException {
type = tenv.get(nest, index);
if (type == null) {
type = valueType;
tenv.put(0, index, valueType);
return valueType;
} else {
valueType.assertSubtypeOf(type, tenv, this);
return type;
}
}
}
@Reviser
public static class NegativeEx extends NegativeExpr {
public NegativeEx(List<ASTree> c) {
super(c);
}
public TypeInfo typeCheck(TypeEnv tenv) throws TypeException {
TypeInfo t = ((ASTreeTypeEx) operand()).typeCheck(tenv);
t.assertSubtypeOf(TypeInfo.INT, tenv, this);
return TypeInfo.INT;
}
}
@Reviser
public static class BinaryEx extends BinaryExpr {
protected TypeInfo leftType, rightType;
public BinaryEx(List<ASTree> c) {
super(c);
}
public TypeInfo typeCheck(TypeEnv tenv) throws TypeException {
String op = operator();
if ("=".equals(op))
return typeCheckForAssign(tenv);
else {
leftType = ((ASTreeTypeEx) left()).typeCheck(tenv);
rightType = ((ASTreeTypeEx) right()).typeCheck(tenv);
if ("+".equals(op))
return leftType.plus(rightType, tenv);
else if ("==".equals(op))
return TypeInfo.INT;
else {
leftType.assertSubtypeOf(TypeInfo.INT, tenv, this);
rightType.assertSubtypeOf(TypeInfo.INT, tenv, this);
return TypeInfo.INT;
}
}
}
protected TypeInfo typeCheckForAssign(TypeEnv tenv) throws TypeException {
rightType = ((ASTreeTypeEx) right()).typeCheck(tenv);
ASTree le = left();
if (le instanceof Name)
return ((NameEx2) le).typeCheckForAssign(tenv, rightType);
else
throw new TypeException("bad assignment", this);
}
}
@Reviser
public static class BlockEx extends BlockStmnt {
TypeInfo type;
public BlockEx(List<ASTree> c) {
super(c);
}
public TypeInfo typeCheck(TypeEnv tenv) throws TypeException {
type = TypeInfo.INT;
for (ASTree t : this)
if (!(t instanceof NullStmnt))
type = ((ASTreeTypeEx) t).typeCheck(tenv);
return type;
}
}
@Reviser
public static class IfEx extends IfStmnt {
public IfEx(List<ASTree> c) {
super(c);
}
public TypeInfo typeCheck(TypeEnv tenv) throws TypeException {
TypeInfo condType = ((ASTreeTypeEx) condition()).typeCheck(tenv);
condType.assertSubtypeOf(TypeInfo.INT, tenv, this);
TypeInfo thenType = ((ASTreeTypeEx) thenBlock()).typeCheck(tenv);
TypeInfo elseType;
ASTree elseBk = elseBlock();
if (elseBk == null)
elseType = TypeInfo.INT;
else
elseType = ((ASTreeTypeEx) elseBk).typeCheck(tenv);
return thenType.union(elseType, tenv);
}
}
@Reviser
public static class WhileEx extends WhileStmnt {
public WhileEx(List<ASTree> c) {
super(c);
}
public TypeInfo typeCheck(TypeEnv tenv) throws TypeException {
TypeInfo condType = ((ASTreeTypeEx) condition()).typeCheck(tenv);
condType.assertSubtypeOf(TypeInfo.INT, tenv, this);
TypeInfo bodyType = ((ASTreeTypeEx) body()).typeCheck(tenv);
return bodyType.union(TypeInfo.INT, tenv);
}
}
@Reviser
public static class DefStmntEx2 extends TypedEvaluator.DefStmntEx {
protected TypeInfo.FunctionType funcType;
protected TypeEnv bodyEnv;
public DefStmntEx2(List<ASTree> c) {
super(c);
}
public TypeInfo typeCheck(TypeEnv tenv) throws TypeException {
TypeInfo[] params = ((ParamListEx2) parameters()).types();
TypeInfo retType = TypeInfo.get(type());
funcType = TypeInfo.function(retType, params);
TypeInfo oldType = tenv.put(0, index, funcType);
if (oldType != null)
throw new TypeException("function redefinition: " + name(), this);
bodyEnv = new TypeEnv(size, tenv);
for (int i = 0; i < params.length; i++)
bodyEnv.put(0, i, params[i]);
TypeInfo bodyType = ((ASTreeTypeEx) revise(body())).typeCheck(bodyEnv);
bodyType.assertSubtypeOf(retType, tenv, this);
return funcType;
}
}
@Reviser
public static class ParamListEx2 extends TypedEvaluator.ParamListEx {
public ParamListEx2(List<ASTree> c) {
super(c);
}
public TypeInfo[] types() throws TypeException {
int s = size();
TypeInfo[] result = new TypeInfo[s];
for (int i = 0; i < s; i++)
result[i] = TypeInfo.get(typeTag(i));
return result;
}
}
@Reviser
public static class PrimaryEx2 extends FuncEvaluator.PrimaryEx {
public PrimaryEx2(List<ASTree> c) {
super(c);
}
public TypeInfo typeCheck(TypeEnv tenv) throws TypeException {
return typeCheck(tenv, 0);
}
public TypeInfo typeCheck(TypeEnv tenv, int nest) throws TypeException {
if (hasPostfix(nest)) {
TypeInfo target = typeCheck(tenv, nest + 1);
return ((PostfixEx) postfix(nest)).typeCheck(tenv, target);
} else
return ((ASTreeTypeEx) operand()).typeCheck(tenv);
}
}
@Reviser
public static abstract class PostfixEx extends Postfix {
public PostfixEx(List<ASTree> c) {
super(c);
}
public abstract TypeInfo typeCheck(TypeEnv tenv, TypeInfo target) throws TypeException;
}
@Reviser
public static class ArgumentsEx extends Arguments {
protected TypeInfo[] argTypes;
protected TypeInfo.FunctionType funcType;
public ArgumentsEx(List<ASTree> c) {
super(c);
}
public TypeInfo typeCheck(TypeEnv tenv, TypeInfo target) throws TypeException {
if (!(target instanceof TypeInfo.FunctionType))
throw new TypeException("bad function", this);
funcType = (TypeInfo.FunctionType) target;
TypeInfo[] params = funcType.parameterTypes;
if (size() != params.length)
throw new TypeException("bad number of arguments", this);
argTypes = new TypeInfo[params.length];
int num = 0;
for (ASTree a : this) {
TypeInfo t = argTypes[num] = ((ASTreeTypeEx) a).typeCheck(tenv);
t.assertSubtypeOf(params[num++], tenv, this);
}
return funcType.returnType;
}
}
@Reviser
public static class VarStmntEx2 extends TypedEvaluator.VarStmntEx {
protected TypeInfo varType, valueType;
public VarStmntEx2(List<ASTree> c) {
super(c);
}
public TypeInfo typeCheck(TypeEnv tenv) throws TypeException {
if (tenv.get(0, index) != null)
throw new TypeException("duplicate variable: " + name(), this);
varType = TypeInfo.get(type());
tenv.put(0, index, varType);
valueType = ((ASTreeTypeEx) initializer()).typeCheck(tenv);
valueType.assertSubtypeOf(varType, tenv, this);
return varType;
}
}
}
代码清单14.7 TypeEnv.java
package chap14;
import java.util.Arrays;
import Stone.StoneException;
public class TypeEnv {
protected TypeEnv outer;
protected TypeInfo[] types;
public TypeEnv() {
this(8, null);
}
public TypeEnv(int size, TypeEnv out) {
outer = out;
types = new TypeInfo[size];
}
public TypeInfo get(int nest, int index) {
if (nest == 0)
if (index < types.length)
return types[index];
else
return null;
else if (outer == null)
return null;
else
return outer.get(nest - 1, index);
}
public TypeInfo put(int nest, int index, TypeInfo value) {
TypeInfo oldValue;
if (nest == 0) {
access(index);
oldValue = types[index];
types[index] = value;
return oldValue; // may be null
} else if (outer == null)
throw new StoneException("no outer type environment");
else
return outer.put(nest - 1, index, value);
}
protected void access(int index) {
if (index >= types.length) {
int newLen = types.length * 2;
if (index >= newLen)
newLen = index + 1;
types = Arrays.copyOf(types, newLen);
}
}
}
代码清单14.8 TypeException.java
package chap14;
import Stone.ast.ASTree;
public class TypeException extends Exception {
public TypeException(String msg, ASTree t) {
super(msg + " " + t.location());
}
}
代码清单14.9 TypeInfo.java
package chap14;
import Stone.ast.ASTree;
import Stone.ast.TypeTag;
public class TypeInfo {
public static final TypeInfo ANY = new TypeInfo() {
@Override
public String toString() {
return "Any";
}
};
public static final TypeInfo INT = new TypeInfo() {
@Override
public String toString() {
return "Int";
}
};
public static final TypeInfo STRING = new TypeInfo() {
@Override
public String toString() {
return "String";
}
};
public TypeInfo type() {
return this;
}
public boolean match(TypeInfo obj) {
return type() == obj.type();
}
public boolean subtypeOf(TypeInfo superType) {
superType = superType.type();
return type() == superType || superType == ANY;
}
public void assertSubtypeOf(TypeInfo type, TypeEnv env, ASTree where) throws TypeException {
if (!subtypeOf(type))
throw new TypeException("type mismatch: cannot convert from " + this + " to " + type, where);
}
public TypeInfo union(TypeInfo right, TypeEnv tenv) {
if (match(right))
return type();
else
return ANY;
}
public TypeInfo plus(TypeInfo right, TypeEnv tenv) {
if (INT.match(this) && INT.match(right))
return INT;
else if (STRING.match(this) || STRING.match(right))
return STRING;
else
return ANY;
}
public static TypeInfo get(TypeTag tag) throws TypeException {
String tname = tag.type();
if (INT.toString().equals(tname))
return INT;
else if (STRING.toString().equals(tname))
return STRING;
else if (ANY.toString().equals(tname))
return ANY;
else if (TypeTag.UNDEF.equals(tname))
return new UnknownType();
else
throw new TypeException("unknown type " + tname, tag);
}
public static FunctionType function(TypeInfo ret, TypeInfo... params) {
return new FunctionType(ret, params);
}
public boolean isFunctionType() {
return false;
}
public FunctionType toFunctionType() {
return null;
}
public boolean isUnknownType() {
return false;
}
public UnknownType toUnknownType() {
return null;
}
public static class UnknownType extends TypeInfo {
@Override
public TypeInfo type() {
return ANY;
}
@Override
public String toString() {
return type().toString();
}
@Override
public boolean isUnknownType() {
return true;
}
@Override
public UnknownType toUnknownType() {
return this;
}
}
public static class FunctionType extends TypeInfo {
public TypeInfo returnType;
public TypeInfo[] parameterTypes;
public FunctionType(TypeInfo ret, TypeInfo... params) {
returnType = ret;
parameterTypes = params;
}
@Override
public boolean isFunctionType() {
return true;
}
@Override
public FunctionType toFunctionType() {
return this;
}
@Override
public boolean match(TypeInfo obj) {
if (!(obj instanceof FunctionType))
return false;
FunctionType func = (FunctionType) obj;
if (parameterTypes.length != func.parameterTypes.length)
return false;
for (int i = 0; i < parameterTypes.length; i++)
if (!parameterTypes[i].match(func.parameterTypes[i]))
return false;
return returnType.match(func.returnType);
}
@Override
public String toString() {
StringBuilder sb = new StringBuilder();
if (parameterTypes.length == 0)
sb.append("Unit");
else
for (int i = 0; i < parameterTypes.length; i++) {
if (i > 0)
sb.append(" * ");
sb.append(parameterTypes[i]);
}
sb.append(" -> ").append(returnType);
return sb.toString();
}
}
}
运行程序时执行类型检查
至此，Stone语言处理器已经能够支持类型检查，我们先来试一下在运行程序时执行类型检查。代码清单14.10是新的解释器。它与之前的解释器大同小异，唯一的区别在于会在调用eval方法执行输入的程序之前，通过typecheck方法对数据类型执行检查。也就是说，该解释器会依次对输入的程序调用lookup、typeCheck与eval方法。此外，在最终显示eval方法的返回值时，它将同时显示typeCheck方法的返回值，即eval方法返回值的数据类型
代码清单14.11是该解释器的启动程序。它应用了Typechecker修改器（及其依赖的其他修改器）
在向环境添加原生函数时，我们还要向数据类型环境添加该原生函数的数据类型。代码清单14.12中的程序能实现这一处理。代码清单14.10中的解释器没有像之前那样使用第八天代码清单8.3中的Natives类，将使用代码清单14.13的程序。代码清单14.13~代码清单14.17是新增的原生函数。与之前不同，这些原生函数各自具有单独的类，且函数本身都被命名为m。这是为了之后将Stone语言的程序转换为Java二进制代码而做的准备
启动解释器，试着执行一下程序
def fact(n: Int) : Int {
if n > 1 {
n * fact(n - 1)
} else {
1
}
}
fact 5
执行结果如下所示：
=> fact : Int -> Int => 120 : Int
第1行定义了函数fact，并表明它是一个接收Int类型参数，返回Int类型结果的函数。最后一行以5为参数调用了fact，得到一个Int类型的返回值120
代码清单14.10 TypedInterpreter.java
package chap14;
import Stone.BasicParser;
import Stone.CodeDialog;
import Stone.Lexer;
import Stone.Token;
import Stone.TypedParser;
import Stone.ParseException;
import Stone.ast.ASTree;
import Stone.ast.NullStmnt;
import chap11.EnvOptimizer;
import chap11.ResizableArrayEnv;
import chap6.BasicEvaluator;
import chap6.Environment;
public class TypedInterpreter {
public static void main(String[] args) throws ParseException, TypeException {
TypeEnv te = new TypeEnv();
run(new TypedParser(), new TypedNatives(te).environment(new ResizableArrayEnv()), te);
}
public static void run(BasicParser bp, Environment env, TypeEnv typeEnv) throws ParseException, TypeException {
Lexer lexer = new Lexer(new CodeDialog());
while (lexer.peek(0) != Token.EOF) {
ASTree tree = bp.parse(lexer);
if (!(tree instanceof NullStmnt)) {
((EnvOptimizer.ASTreeOptEx) tree).lookup(((EnvOptimizer.EnvEx2) env).symbols());
TypeInfo type = ((TypeChecker.ASTreeTypeEx) tree).typeCheck(typeEnv);
Object r = ((BasicEvaluator.ASTreeEx) tree).eval(env);
System.out.println("=> " + r + " : " + type);
}
}
}
}
代码清单14.11 TypedRunner.java
package chap14;
import javassist.gluonj.util.Loader;
import chap8.NativeEvaluator;
public class TypedRunner {
public static void main(String[] args) throws Throwable {
Loader.run(TypedInterpreter.class, args, TypeChecker.class, NativeEvaluator.class);
}
}
代码清单14.12 TypedNatives.java
package chap14;
import chap6.Environment;
import chap8.Natives;
import chap11.EnvOptimizer.EnvEx2;
public class TypedNatives extends Natives {
protected TypeEnv typeEnv;
public TypedNatives(TypeEnv te) {
typeEnv = te;
}
protected void append(Environment env, String name, Class<?> clazz, String methodName, TypeInfo type,
Class<?>... params) {
append(env, name, clazz, methodName, params);
int index = ((EnvEx2) env).symbols().find(name);
typeEnv.put(0, index, type);
}
protected void appendNatives(Environment env) {
append(env, "print", chap14.java.print.class, "m", TypeInfo.function(TypeInfo.INT, TypeInfo.ANY), Object.class);
append(env, "read", chap14.java.read.class, "m", TypeInfo.function(TypeInfo.STRING));
append(env, "length", chap14.java.length.class, "m", TypeInfo.function(TypeInfo.INT, TypeInfo.STRING),
String.class);
append(env, "toInt", chap14.java.toInt.class, "m", TypeInfo.function(TypeInfo.INT, TypeInfo.ANY), Object.class);
append(env, "currentTime", chap14.java.currentTime.class, "m", TypeInfo.function(TypeInfo.INT));
}
}
代码清单14.13 currentTime.java
package chap14.java;
import chap11.ArrayEnv;
public class currentTime {
private static long startTime = System.currentTimeMillis();
public static int m(ArrayEnv env) {
return m();
}
public static int m() {
return (int) (System.currentTimeMillis() - startTime);
}
}
代码清单14.14 length.java
package chap14.java;
import chap11.ArrayEnv;
public class length {
public static int m(ArrayEnv env, String s) {
return m(s);
}
public static int m(String s) {
return s.length();
}
}
代码清单14.15 print.java
package chap14.java;
import chap11.ArrayEnv;
public class print {
public static int m(ArrayEnv env, Object obj) {
return m(obj);
}
public static int m(Object obj) {
System.out.println(obj.toString());
return 0;
}
}
代码清单14.16 read.java
package chap14.java;
import chap11.ArrayEnv;
import javax.swing.JOptionPane;
public class read {
public static String m(ArrayEnv env) {
return m();
}
public static String m() {
return JOptionPane.showInputDialog(null);
}
}
代码清单14.17 toInt.java
package chap14.java;
import chap11.ArrayEnv;
public class toInt {
public static int m(ArrayEnv env, Object value) {
return m(value);
}
public static int m(Object value) {
if (value instanceof String)
return Integer.parseInt((String) value);
else if (value instanceof Integer)
return ((Integer) value).intValue();
else
throw new NumberFormatException(value.toString());
}
}
对类型省略的变量进行类型推论
之前，如果没有明确指定变量或参数的类型，我们将默认它们是Any类型。然而，Any类型的值无法进行减法与乘法计算，非常不便
为此，如果没有明确指定数据类型，我们就需要调查该变量或参数的使用方式，推测恰当的数据类型。这就是类型推论（type inference）。例如，如果某个变量出现在减法表达式的左侧或右侧，我们就能推测出它是一个Int类型的变量。之后，如果数据类型省略，我们将暂时把它记为Unknown类型（类型不明的类型），并通过类型推论确定它具体是什么类型
类型推论算法与类型检查算法大同小异。在执行类型检查时，语言处理器常需要确认-运算符左右两侧的子表达式是否都是Int类型，如果不是Int类型就会发生类型错误。不难想象，为了避免发生类型错误，我们需要将Unknown类型的子表达式视为Int类型处理。这样一来，最初是Unknown类型的值将随着类型检查的进行，逐渐被指定为具体的数据类型
对于上面的减法表达式，我们可以很容易地推测出Unknown具体指代的类型，但是有时，要确定一个值的类型并非易事。例如，在下面的赋值表达式中，变量x与y都没有被指定类型
x = y
这时，变量y要么与x的类型相同，要么是x类型的子类。然而，如果无法确定具体的类型，仅凭这些条件，我们无法推测出更加具体的结果
因此，我们只能推迟类型推论处理，等待获取进一步的信息。我们需要暂时记录这条赋值表达式中包含的信息，通常，这些信息以方程式的形式表现。首先，对于没有明确指定且尚不能推测出数据类型的变量与参数，我们将以tx、ty等变量表示。于是，该赋值表达式包含的信息就与下面的式子等价
ty = tx
这里的<表示子类关系。将数据类型信息以方程式的形式表现之后，类型推论的适用范围将更广。例如，如果在执行类型检查时遇到形如x-1的表达式，我们可以通过同样的思路，用下面的方程式表示其中包含的类型条件
tx = Int
减法两侧必须都是Int类型的值。连立两个方程式可得ty≤Int，又由于Int不含子类，因此可知tr、th都是Int类型的值
不难发现，类型推论的本质其实就是连立含有数据类型条件的方程式后求解。该连立方程式的解就是各个Unknown类型恋量的具体数据类型
有些方程式可能含有多个解，我们无法据此确定某个变量的具体类型。方便起见，对于这种情况，Stone 语言将把变量指定为Any类型。例如，下面的函数id将在接收参数x后直接返回x的值，我们设参数x的类型为tx，函数id返回值的类型为tid，并连立方程式，解得tx ≤ tid
def id(x) {
x
}
代码清单14.18中的修改器将修改与类型推论处理相关的类。它修改了TypeEnv类、TypeInfo类及其子类UnknownType类。在此之前，TypeInfo类的assertSubtypeOf方法用于确认两种类型是否相同，或是否具有子类关系，如果不符合则抛出异常。修改后，如果遇到Unknown类型的值，该方法将为这两种类型建立方程式，并添加至数据类型环境TypeEnv对象中
要最终完成类型推论的实现，除了代码清单14.18中提供的，我们还需要再使用一个修改器。对于函数内部的局部变量或参数，如果仅凭函数内部的类型推论，无法确定Unknown类型的具体结果，Stone语言将默认采用Any类型。代码清单14.19中的修改器实现了这一逻辑。该修改器覆盖了DefStmnt类的typeCheck方法，在函数体的类型检查结束时，尚且无法确定具体数据类型的Unknown类型全都置为了Any类型
代码清单14.20是解释器的启动程序。为了支持类型推论功能，它在运行Stone语言解释器前将首先应用代码清单14.18与代码清单14.19中的修改器。代码清单14.20虽然没有显式地应用InferTypes修改器，但应用了InferFuncTypes修改器。由于InferFuncTypes修改器通过@Require隐式地应用了InferTypes等修改器，因此它们都会被一起应用于新的解释器
代码清单14.18 InferTypes.java
package chap14;
import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import Stone.ast.ASTree;
import javassist.gluonj.Reviser;
import chap14.TypeInfo.UnknownType;
@Reviser
public class InferTypes {
@Reviser
public static class TypeInfoEx extends TypeInfo {
@Override
public void assertSubtypeOf(TypeInfo type, TypeEnv tenv, ASTree where) throws TypeException {
if (type.isUnknownType())
((UnknownTypeEx) type.toUnknownType()).assertSupertypeOf(this, tenv, where);
else
super.assertSubtypeOf(type, tenv, where);
}
@Override
public TypeInfo union(TypeInfo right, TypeEnv tenv) {
if (right.isUnknownType())
return right.union(this, tenv);
else
return super.union(right, tenv);
}
@Override
public TypeInfo plus(TypeInfo right, TypeEnv tenv) {
if (right.isUnknownType())
return right.plus(this, tenv);
else
return super.plus(right, tenv);
}
}
@Reviser
public static class UnknownTypeEx extends TypeInfo.UnknownType {
protected TypeInfo type = null;
public boolean resolved() {
return type != null;
}
public void setType(TypeInfo t) {
type = t;
}
@Override
public TypeInfo type() {
return type == null ? ANY : type;
}
@Override
public void assertSubtypeOf(TypeInfo t, TypeEnv tenv, ASTree where) throws TypeException {
if (resolved())
type.assertSubtypeOf(t, tenv, where);
else
((TypeEnvEx) tenv).addEquation(this, t);
}
public void assertSupertypeOf(TypeInfo t, TypeEnv tenv, ASTree where) throws TypeException {
if (resolved())
t.assertSubtypeOf(type, tenv, where);
else
((TypeEnvEx) tenv).addEquation(this, t);
}
@Override
public TypeInfo union(TypeInfo right, TypeEnv tenv) {
if (resolved())
return type.union(right, tenv);
else {
((TypeEnvEx) tenv).addEquation(this, right);
return right;
}
}
@Override
public TypeInfo plus(TypeInfo right, TypeEnv tenv) {
if (resolved())
return type.plus(right, tenv);
else {
((TypeEnvEx) tenv).addEquation(this, INT);
return right.plus(INT, tenv);
}
}
}
@Reviser
public static class TypeEnvEx extends TypeEnv {
public static class Equation extends ArrayList<UnknownType> {
}
protected List<Equation> equations = new LinkedList<Equation>();
public void addEquation(UnknownType t1, TypeInfo t2) {
// assert t1.unknown() == true
if (t2.isUnknownType())
if (((UnknownTypeEx) t2.toUnknownType()).resolved())
t2 = t2.type();
Equation eq = find(t1);
if (t2.isUnknownType())
eq.add(t2.toUnknownType());
else {
for (UnknownType t : eq)
((UnknownTypeEx) t).setType(t2);
equations.remove(eq);
}
}
protected Equation find(UnknownType t) {
for (Equation e : equations)
if (e.contains(t))
return e;
Equation e = new Equation();
e.add(t);
equations.add(e);
return e;
}
}
}
代码清单14.19 InferFuncTypes.java
package chap14;
import java.util.List;
import chap14.TypeInfo.FunctionType;
import chap14.TypeInfo.UnknownType;
import chap14.InferTypes.UnknownTypeEx;
import Stone.ast.ASTree;
import javassist.gluonj.Require;
import javassist.gluonj.Reviser;
@Require({ TypeChecker.class, InferTypes.class })
@Reviser
public class InferFuncTypes {
@Reviser
public static class DefStmntEx3 extends TypeChecker.DefStmntEx2 {
public DefStmntEx3(List<ASTree> c) {
super(c);
}
@Override
public TypeInfo typeCheck(TypeEnv tenv) throws TypeException {
FunctionType func = super.typeCheck(tenv).toFunctionType();
for (TypeInfo t : func.parameterTypes)
fixUnknown(t);
fixUnknown(func.returnType);
return func;
}
protected void fixUnknown(TypeInfo t) {
if (t.isUnknownType()) {
UnknownType ut = t.toUnknownType();
if (!((UnknownTypeEx) ut).resolved())
((UnknownTypeEx) ut).setType(TypeInfo.ANY);
}
}
}
}
代码清单14.20 InferRunner.java
package chap14;
import javassist.gluonj.util.Loader;
import chap8.NativeEvaluator;
public class InferRunner {
public static void main(String[] args) throws Throwable {
Loader.run(TypedInterpreter.class, args, InferFuncTypes.class, NativeEvaluator.class);
}
}
Java二进制代码转换
获得了静态数据类型信息之后，我们将利用现有的库，实现Java二进制代码的转换
为了对Java二进制代码进行操作，本章采用了一种名为Javassist的库。该库能够在程序执行过程中创建并载入新的类，并调用其中的方法。由于新增方法的定义能以Java源代码的形式传递给Javassist，因此我们无需在程序中生成Java二进制代码，非常方便。Javassist能自动编译接收的源代码，并将其转换为二进制代码
代码清单14.21中的程序能够通过Javassist来定义新的方法。JavaLoader类的1oad方法将在接收类名与方法的定义后，对方法进行定义，并生成二进制代码，最后载入Java虚拟机。1oad方法的返回值是该类的Class对象
代码清单14.21 JavaLoader.java
package chap14;
import Stone.StoneException;
import javassist.CannotCompileException;
import javassist.ClassPool;
import javassist.CtClass;
import javassist.CtMethod;
public class JavaLoader {
protected ClassLoader loader;
protected ClassPool cpool;
public JavaLoader() {
cpool = new ClassPool(null);
cpool.appendSystemPath();
loader = new ClassLoader(this.getClass().getClassLoader()) {
};
}
public Class<?> load(String className, String method) {
// System.out.println(method);
CtClass cc = cpool.makeClass(className);
try {
cc.addMethod(CtMethod.make(method, cc));
return cc.toClass(loader, null);
} catch (CannotCompileException e) {
throw new StoneException(e.getMessage());
}
}
}
代码清单14.22中的JavaFunction类的对象用于表示函数
代码清单14.22 JavaFunction.java
package chap14;
import Stone.StoneException;
import chap7.Function;
public class JavaFunction extends Function {
protected String className;
protected Class<?> clazz;
public JavaFunction(String name, String method, JavaLoader loader) {
super(null, null, null);
className = className(name);
clazz = loader.load(className, method);
}
public static String className(String name) {
return "chap14.java." + name;
}
public Object invoke(Object[] args) {
try {
return clazz.getDeclaredMethods()[0].invoke(null, args);
} catch (Exception e) {
throw new StoneException(e.getMessage());
}
}
}
由于使用Javassist，因此与其说是将抽象语法树转换为Java二进制代码，不如所是将它转换为Java源代码。例如，假设定义了一个Stone语言函数fact
def fact(n) {
if n < 2 {
1
} else {
n * fact(n - 1)
}
}
该函数将被转换为名为chap14.java.fact的类中的一个static方法
public static int m(chap11.ArrayEnv env,int v0) {
int res;
if ((v0 < 2 ? 1 : 0) != 0) {
res = 1;
} else {
res = (v0 * chap14.java.fact.m(env, (v0 - v1)));
}
return res;
}
chap14.java.fact类仅包含一个方法m。m这个方法名并没有什么特殊含义。该方法的第一个参数env是一个用于引用全局变量的环境，不过在该例中，fact函数不需要使用这个环境。m方法的第二个参数vo是fact函数的参数。在转换为Java语言的方法后，if语句有一条稍显冗长的条件表达式。该表达式由fact函数的定义直接翻译
代码清单14.23中的修改器用于将函数转换为Java二进制代码。修改器起始处的ranslateExpr与returnZero是两个辅助方法，需由其他方法调用。EnvEx3与ArrayEnvEx修改器将向环境中添加新的字段，并通过它们保存JavaLoader对象
在Java语言的转换过程中，Stone语言的Int、string与Any类型分别对应Java中的int、string与object类型。由于Stone语言的语法与Java较为相近，所以转换逻辑并不复杂，只需为每个变量添加静态数据类型即可
代码清单14.23 ToJava.java
package chap14;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import chap11.ArrayEnv;
import chap11.EnvOptimizer;
import chap6.Environment;
import chap7.FuncEvaluator;
import Stone.StoneException;
import Stone.Token;
import Stone.ast.*;
import javassist.gluonj.Require;
import javassist.gluonj.Reviser;
import static javassist.gluonj.GluonJ.revise;
@Require(TypeChecker.class)
@Reviser
public class ToJava {
public static final String METHOD = "m";
public static final String LOCAL = "v";
public static final String ENV = "env";
public static final String RESULT = "res";
public static final String ENV_TYPE = "chap11.ArrayEnv";
public static String translateExpr(ASTree ast, TypeInfo from, TypeInfo to) {
return translateExpr(((ASTreeEx) ast).translate(null), from, to);
}
public static String translateExpr(String expr, TypeInfo from, TypeInfo to) {
from = from.type();
to = to.type();
if (from == TypeInfo.INT) {
if (to == TypeInfo.ANY)
return "new Integer(" + expr + ")";
else if (to == TypeInfo.STRING)
return "Integer.toString(" + expr + ")";
} else if (from == TypeInfo.ANY)
if (to == TypeInfo.STRING)
return expr + ".toString()";
else if (to == TypeInfo.INT)
return "((Integer)" + expr + ").intValue()";
return expr;
}
public static String returnZero(TypeInfo to) {
if (to.type() == TypeInfo.ANY)
return RESULT + "=new Integer(0);";
else
return RESULT + "=0;";
}
@Reviser
public static interface EnvEx3 extends EnvOptimizer.EnvEx2 {
JavaLoader javaLoader();
}
@Reviser
public static class ArrayEnvEx extends ArrayEnv {
public ArrayEnvEx(int size, Environment out) {
super(size, out);
}
protected JavaLoader jloader = new JavaLoader();
public JavaLoader javaLoader() {
return jloader;
}
}
@Reviser
public static abstract class ASTreeEx extends ASTree {
public String translate(TypeInfo result) {
return "";
}
}
@Reviser
public static class NumberEx extends NumberLiteral {
public NumberEx(Token t) {
super(t);
}
public String translate(TypeInfo result) {
return Integer.toString(value());
}
}
@Reviser
public static class StringEx extends StringLiteral {
public StringEx(Token t) {
super(t);
}
public String translate(TypeInfo result) {
StringBuilder code = new StringBuilder();
String literal = value();
code.append('"');
for (int i = 0; i < literal.length(); i++) {
char c = literal.charAt(i);
if (c == '"')
code.append("///"");
else if (c == '//')
code.append("////");
else if (c == '/n')
code.append("//n");
else
code.append(c);
}
code.append('"');
return code.toString();
}
}
@Reviser
public static class NameEx3 extends TypeChecker.NameEx2 {
public NameEx3(Token t) {
super(t);
}
public String translate(TypeInfo result) {
if (type.isFunctionType())
return JavaFunction.className(name()) + "." + METHOD;
else if (nest == 0)
return LOCAL + index;
else {
String expr = ENV + ".get(0," + index + ")";
return translateExpr(expr, TypeInfo.ANY, type);
}
}
public String translateAssign(TypeInfo valueType, ASTree right) {
if (nest == 0)
return "(" + LOCAL + index + "=" + translateExpr(right, valueType, type) + ")";
else {
String value = ((ASTreeEx) right).translate(null);
return "chap14.Runtime.write" + type.toString() + "(" + ENV + "," + index + "," + value + ")";
}
}
}
@Reviser
public static class NegativeEx extends NegativeExpr {
public NegativeEx(List<ASTree> c) {
super(c);
}
public String translate(TypeInfo result) {
return "-" + ((ASTreeEx) operand()).translate(null);
}
}
@Reviser
public static class BinaryEx2 extends TypeChecker.BinaryEx {
public BinaryEx2(List<ASTree> c) {
super(c);
}
public String translate(TypeInfo result) {
String op = operator();
if ("=".equals(op))
return ((NameEx3) left()).translateAssign(rightType, right());
else if (leftType.type() != TypeInfo.INT || rightType.type() != TypeInfo.INT) {
String e1 = translateExpr(left(), leftType, TypeInfo.ANY);
String e2 = translateExpr(right(), rightType, TypeInfo.ANY);
if ("==".equals(op))
return "chap14.Runtime.eq(" + e1 + "," + e2 + ")";
else if ("+".equals(op)) {
if (leftType.type() == TypeInfo.STRING || rightType.type() == TypeInfo.STRING)
return e1 + "+" + e2;
else
return "chap14.Runtime.plus(" + e1 + "," + e2 + ")";
} else
throw new StoneException("bad operator", this);
} else {
String expr = ((ASTreeEx) left()).translate(null) + op + ((ASTreeEx) right()).translate(null);
if ("<".equals(op) || ">".equals(op) || "==".equals(op))
return "(" + expr + "?1:0)";
else
return "(" + expr + ")";
}
}
}
@Reviser
public static class BlockEx2 extends TypeChecker.BlockEx {
public BlockEx2(List<ASTree> c) {
super(c);
}
public String translate(TypeInfo result) {
ArrayList<ASTree> body = new ArrayList<ASTree>();
for (ASTree t : this)
if (!(t instanceof NullStmnt))
body.add(t);
StringBuilder code = new StringBuilder();
if (result != null && body.size() < 1)
code.append(returnZero(result));
else
for (int i = 0; i < body.size(); i++)
translateStmnt(code, body.get(i), result, i == body.size() - 1);
return code.toString();
}
protected void translateStmnt(StringBuilder code, ASTree tree, TypeInfo result, boolean last) {
if (isControlStmnt(tree))
code.append(((ASTreeEx) tree).translate(last ? result : null));
else if (last && result != null)
code.append(RESULT).append('=').append(translateExpr(tree, type, result)).append(";/n");
else if (isExprStmnt(tree))
code.append(((ASTreeEx) tree).translate(null)).append(";/n");
else
throw new StoneException("bad expression statement", this);
}
protected static boolean isExprStmnt(ASTree tree) {
if (tree instanceof BinaryExpr)
return "=".equals(((BinaryExpr) tree).operator());
return tree instanceof PrimaryExpr || tree instanceof VarStmnt;
}
protected static boolean isControlStmnt(ASTree tree) {
return tree instanceof BlockStmnt || tree instanceof IfStmnt || tree instanceof WhileStmnt;
}
}
@Reviser
public static class IfEx extends IfStmnt {
public IfEx(List<ASTree> c) {
super(c);
}
public String translate(TypeInfo result) {
StringBuilder code = new StringBuilder();
code.append("if(");
code.append(((ASTreeEx) condition()).translate(null));
code.append("!=0){/n");
code.append(((ASTreeEx) thenBlock()).translate(result));
code.append("} else {/n");
ASTree elseBk = elseBlock();
if (elseBk != null)
code.append(((ASTreeEx) elseBk).translate(result));
else if (result != null)
code.append(returnZero(result));
return code.append("}/n").toString();
}
}
@Reviser
public static class WhileEx extends WhileStmnt {
public WhileEx(List<ASTree> c) {
super(c);
}
public String translate(TypeInfo result) {
String code = "while(" + ((ASTreeEx) condition()).translate(null) + "!=0){/n"
+ ((ASTreeEx) body()).translate(result) + "}/n";
if (result == null)
return code;
else
return returnZero(result) + "/n" + code;
}
}
@Reviser
public static class DefStmntEx3 extends TypeChecker.DefStmntEx2 {
public DefStmntEx3(List<ASTree> c) {
super(c);
}
@Override
public Object eval(Environment env) {
String funcName = name();
JavaFunction func = new JavaFunction(funcName, translate(null), ((EnvEx3) env).javaLoader());
((EnvEx3) env).putNew(funcName, func);
return funcName;
}
public String translate(TypeInfo result) {
StringBuilder code = new StringBuilder("public static ");
TypeInfo returnType = funcType.returnType;
code.append(javaType(returnType)).append(' ');
code.append(METHOD).append("(chap11.ArrayEnv ").append(ENV);
for (int i = 0; i < funcType.parameterTypes.length; i++) {
code.append(',').append(javaType(funcType.parameterTypes[i])).append(' ').append(LOCAL).append(i);
}
code.append("){/n");
code.append(javaType(returnType)).append(' ').append(RESULT).append(";/n");
for (int i = funcType.parameterTypes.length; i < size; i++) {
TypeInfo t = bodyEnv.get(0, i);
code.append(javaType(t)).append(' ').append(LOCAL).append(i);
if (t.type() == TypeInfo.INT)
code.append("=0;/n");
else
code.append("=null;/n");
}
code.append(((ASTreeEx) revise(body())).translate(returnType));
code.append("return ").append(RESULT).append(";}");
return code.toString();
}
protected String javaType(TypeInfo t) {
if (t.type() == TypeInfo.INT)
return "int";
else if (t.type() == TypeInfo.STRING)
return "String";
else
return "Object";
}
}
@Reviser
public static class PrimaryEx2 extends FuncEvaluator.PrimaryEx {
public PrimaryEx2(List<ASTree> c) {
super(c);
}
public String translate(TypeInfo result) {
return translate(0);
}
public String translate(int nest) {
if (hasPostfix(nest)) {
String expr = translate(nest + 1);
return ((PostfixEx) postfix(nest)).translate(expr);
} else
return ((ASTreeEx) operand()).translate(null);
}
}
@Reviser
public static abstract class PostfixEx extends Postfix {
public PostfixEx(List<ASTree> c) {
super(c);
}
public abstract String translate(String expr);
}
@Reviser
public static class ArgumentsEx extends TypeChecker.ArgumentsEx {
public ArgumentsEx(List<ASTree> c) {
super(c);
}
public String translate(String expr) {
StringBuilder code = new StringBuilder(expr);
code.append('(').append(ENV);
for (int i = 0; i < size(); i++)
code.append(',').append(translateExpr(child(i), argTypes[i], funcType.parameterTypes[i]));
return code.append(')').toString();
}
public Object eval(Environment env, Object value) {
if (!(value instanceof JavaFunction))
throw new StoneException("bad function", this);
JavaFunction func = (JavaFunction) value;
Object[] args = new Object[numChildren() + 1];
args[0] = env;
int num = 1;
for (ASTree a : this)
args[num++] = ((chap6.BasicEvaluator.ASTreeEx) a).eval(env);
return func.invoke(args);
}
}
@Reviser
public static class VarStmntEx3 extends TypeChecker.VarStmntEx2 {
public VarStmntEx3(List<ASTree> c) {
super(c);
}
public String translate(TypeInfo result) {
return LOCAL + index + "=" + translateExpr(initializer(), valueType, varType);
}
}
}
代码清单14.24 RunTime.java
package chap14;
import chap11.ArrayEnv;
public class Runtime {
public static int eq(Object a, Object b) {
if (a == null)
return b == null ? 1 : 0;
else
return a.equals(b) ? 1 : 0;
}
public static Object plus(Object a, Object b) {
if (a instanceof Integer && b instanceof Integer)
return ((Integer) a).intValue() + ((Integer) b).intValue();
else
return a.toString().concat(b.toString());
}
public static int writeInt(ArrayEnv env, int index, int value) {
env.put(0, index, value);
return value;
}
public static String writeString(ArrayEnv env, int index, String value) {
env.put(0, index, value);
return value;
}
public static Object writeAny(ArrayEnv env, int index, Object value) {
env.put(0, index, value);
return value;
}
}
综合所有修改再次运行程序
代码清单14.25是最新版的启动程序。该启动程序在运行Stone语言时将同时执行类型检查、类型推论以及Java二进制代码的转换
代码清单14.25 JavaRunner.java
package chap14;
import javassist.gluonj.util.Loader;
import chap8.NativeEvaluator;
public class JavaRunner {
public static void main(String[] args) throws Throwable {
Loader.run(TypedInterpreter.class, args, ToJava.class, InferFuncTypes.class, NativeEvaluator.class);
}
}
运行效果如下：
相比较前几天的优化，今天的优化速度提升非常明显，前几天执行fib 33至少都要6秒，今天只用2ms
正文到此结束
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