你的问题有几个部分。首先,如果你想为你的语言使用一些非数学语法,你需要从你的语言到mma表达式(你的代码的AST)进行解析。我将忽略这一个(因为这是一个单独的主题),假设你愿意使用mma语法或者有办法将你的程序转换为某种mma表达式。
关于mma代码生成,Mathematica非常适用于它,因为它采用了代码即数据的范例。最困难的部分在于评估控制 - 我们希望确保在代码生成过程中没有任何我们生成的代码片段被评估。标准的评估控制技术可以成功地用于此,但这通常会使事情变得相当复杂。我将演示一种mma代码生成技术,这不是最佳/最强大的技术,但是最简单的技术。
考虑由这些定义创建的玩具语言:
SetAttributes[testSet, HoldFirst];
SetAttributes[testIf, HoldRest];
SetAttributes[testVar, HoldAll];
SetAttributes[module, HoldAll];
SetAttributes[, HoldRest];
testPlus[x_, y_] := Plus[x, y];
testTimes[x_, y_] := Times[x, y];
testDivide[x_, y_] := If[y == 0, Inf, Times[x, Power[y, -1]]];
testPower[x_, y_] := If[x == 0 && y < 0, Inf, Power[x, y]];
testSet[HoldPattern[testVar[x_]], expr_] := Set[x, expr];
testVar[x_] := If[ValueQ[x], x, Throw[$Failed, ]];
testIf[cond_, expr_] := If[cond, expr];
testIf[cond_, expr_, else_] := If[cond, expr, else];
module[, body_] := Module[, body];
package[name_, code_] := (BeginPackage[name]; code; EndPackage[]);
inContext[name_, code_] := (Begin[name]; code; End[]);
这里是一小段用这种新语言编写的代码片段(由Hold
包装):
cd =
Hold[module[{a}, testSet[testVar[a],
testPlus[testTimes[testTimes[testPlus[1, 2],
testPower[testPlus[3, 4], -1]], testPlus[5, 6]], -7]]
它对应于这段 mma 代码:
Module[{a},a = (1 + 2)/(3 + 4)*(5 + 6) - 7; a]
我们的代码生成器基于一个非常简单的想法 - 我们将不断地对我们保存的代码应用本地规则。这些本地规则将从我们函数的定义中提取出来,如下所示:
ClearAll[expansionRules]
expansionRules[heads : {__Symbol}] := Flatten[DownValues /@ heads]
我们需要提供语言的一系列标识符。我将手动完成,但是通过创建自定义赋值运算符很容易实现自动化。
allHeadsToExpand[] := {testIf, testVar, testPlus, testTimes, testDivide,
testPower, testSet, testIf,module,package, inContext}
现在,我们生成我们的代码:
In[195]:= expanded = cd
Out[195]=
Hold[Module[{a},
a = ((1 + 2) If[3 + 4 == 0 && -1 < 0, Inf, 1/(3 + 4)]) (5 + 6) - 7;
If[ValueQ[a], a, Throw[$Failed, {"varundef", a}]]]]
要执行它,你可以简单地使用 ReleaseHold
:
In[197]:= ReleaseHold[expanded]
Out[197]= -(16/7)
我们的设计优势在于可以直接执行我们的抽象语法树(AST):
In[198]:= ReleaseHold[cd]
Out[198]= -(16/7)
要将这个保存到一个包中,你可以简单地使用Put
命令。同时,你也可以轻松地按照自己的方式扩展语言。当然,由于它实质上是表示AST的mma表达式,所以这种语言的代码看起来并不漂亮。如果要让它更漂亮,你需要引入自己的语法,并编写一个从该语法到mma AST的解析器,但这是另一回事。
编辑
关于自动化代码生成和将生成的代码保存到一个包中:这里有一些实用工具可供使用。
Clear[generateCode];
generateCode[code_Hold] :=
code
HoldPattern[
CompoundExpression[left___, CompoundExpression[middle___], right___]] :>
(left; middle; right);
Clear[formatCode];
formatCode[code_Hold] :=
StringReplace[Function[Null, ToString[Unevaluated[#], InputForm], HoldAll] @@
code, ";" :> ";\n"];
Clear[saveCode];
saveCode[file_, generatedCode_] :=
With[{result = BinaryWrite[file, formatCode@generatedCode]},
Close[file];
result];
这里是同样的示例,但放在一个包中:
cdp = Hold[
package["myPackage`",
inContext["`Private`",
module[{a},
testSet[testVar[a],
testPlus[testTimes[testTimes[testPlus[1, 2],
testPower[testPlus[3, 4], -1]], testPlus[5, 6]], -7]];
testVar[a]]]]]
我们按照以下方式生成和保存代码:
In[101]:= file = FileNameJoin[{"C:","Temp","myPackage.m"}]
Out[101]= C:\Temp\myPackage.m
In[106]:= saved =saveCode[file,generateCode[cdp]]
Out[106]= C:\Temp\myPackage.m
我们可以导入
来测试:
In[107]:= Import[file,"Text"]
Out[107]=
BeginPackage["myPackage`"];
Begin["`Private`"];
Module[{a}, a = ((1 + 2)*If[3 + 4 == 0 && -1 < 0, Inf, (3 + 4)^(-1)])*(5 + 6) - 7;
If[ValueQ[a], a, Throw[$Failed, {"varundef", a}]]];
End[];
EndPackage[]
编辑2
关于你所使用的语言中代码的外观,你可以通过使用Notation包来改变代码输入方式,并使用Format
/FormatValues
控制FrontEnd如何呈现它,从而让它看起来更漂亮,而不必完全创建自己的解析器。