手写编程语言-实现运算符重载

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![](https://tva1.sinaimg.cn/large/e6c9d24ely1h6at95ynkaj21900u07aw.jpg) # 前言 先带来日常的 [GScript](https://github.com/crossoverJie/gscript) 更新:新增了可变参数的特性,语法如下: ```js int add(string s, int ...num){ println(s); int sum = 0; for(int i=0;i<len(num);i++){ int v = num[i]; sum = sum+v; } return sum; } int x = add("abc", 1,2,3,4); println(x); assertEqual(x, 10); ``` 得益于可变参数,所以新增了格式化字符串的内置函数: ```js //formats according to a format specifier and writes to standard output. printf(string format, any ...a){} //formats according to a format specifier and returns the resulting string. string sprintf(string format, any ...a){} ``` 下面重点看看 [GScript](https://github.com/crossoverJie/gscript#operator-overloading) 所支持的运算符重载是如何实现的。 # 使用 运算符重载其实也是多态的一种表现形式,我们可以重写运算符的重载函数,从而改变他们的计算规则。 ```go println(100+2*2); ``` 以这段代码的运算符为例,输出的结果自然是:104. 但如果我们是对两个对象进行计算呢,举个例子: ```java class Person{ int age; Person(int a){ age = a; } } Person p1 = Person(10); Person p2 = Person(20); Person p3 = p1+p2; ``` 这样的写法在 `Java/Go` 中都会报编译错误,这是因为他们两者都不支持运算符重载; 但 `Python/C#` 是支持的,相比之下我觉得 `C#` 的实现方式更符合 `GScript` 语法,所以参考 C# 实现了以下的语法规则。 ```js Person operator + (Person p1, Person p2){ Person pp = Person(p1.age+p2.age); return pp; } Person p3 = p1+p2; println("p3.age="+p3.age); assertEqual(p3.age, 30); ``` 有几个硬性条件: - 函数名必须是 `operator` - 名称后跟上运算符即可。 > 目前支持的运算符有:+-*/ == != < <= > >= # 实现 以前在使用 `Python` 运算符重载时就有想过它是如何实现的?但没有深究,这次借着自己实现相关功能从而需要深入理解。 其中重点就为两步: 1. 编译期间:记录所有的重载函数和运算符的关系。 2. 运行期:根据当前的运算找到声明的函数,直接运行即可。 第一步的重点是扫描所有的重载函数,将重载函数与运算符存放起来,需要关注的是函数的返回值与运算符类型。 ```go // OpOverload 重载符 type OpOverload struct { function *Func tokenType int } // 运算符重载自定义函数 opOverloads []*symbol.OpOverload ``` 在编译器中使用一个切片存放。 而在运行期中当两个入参类型相同时,则需要查找重载函数。 ![](https://tva1.sinaimg.cn/large/e6c9d24ely1h6b310mefaj21ky05u3zz.jpg) ```go // GetOpFunction 获取运算符重载函数 // 通过返回值以及运算符号(+-*/) 匹配重载函数 func (a *AnnotatedTree) GetOpFunction(returnType symbol.Type, tokenType int) *symbol.Func { for _, overload := range a.opOverloads { isType := overload.GetFunc().GetReturnType().IsType(returnType) if isType && overload.GetTokenType() == tokenType { return overload.GetFunc() } } return nil } ``` 查找方式就是通过编译期存放的数据进行匹配,拿到重载函数后自动调用便实现了重载。 感兴趣的朋友可以查看相关代码: - 编译期:[https://github.com/crossoverJie/gscript/blob/ae729ce7d4cf39fe115121993fcd2222716755e5/resolver/type_scope_resolver.go#L127](https://github.com/crossoverJie/gscript/blob/ae729ce7d4cf39fe115121993fcd2222716755e5/resolver/type_scope_resolver.go#L127) - 运行期:[https://github.com/crossoverJie/gscript/blob/499236af549be47ff827c6d55de1fc8e5600b9b3/visitor.go#L387](https://github.com/crossoverJie/gscript/blob/499236af549be47ff827c6d55de1fc8e5600b9b3/visitor.go#L387) # 总结 运算符重载其实并不是一个常用的功能;因为会改变运算符的语义,比如明明是加法却在重载函数中写为减法。 这会使得代码阅读起来困难,但在某些情况下我们又非常希望语言本身能支持运算符重载。 比如在 Go 中常用的一个第三方精度库`decimal.Decimal`,进行运算时只能使用 `d1.Add(d2)` 这样的函数,当运算复杂时: ```go a5 = (a1.Add(a2).Add(a3)).Mul(a4); ``` ```go a5 = (a1+a2+a3)*a4; ``` 就不如下面这种直观,所以有利有弊吧,多一个选项总不是坏事。 GScript 源码: [https://github.com/crossoverJie/gscript](https://github.com/crossoverJie/gscript)

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