我如何设计和实现编程语言？

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在过去的几年里,我一直在思考我喜欢的东西,而不喜欢我使用的语言.我一直想写自己的语言,但从未这样做过.

我也拥有乐高RCX和NXT,但大多数时候我从来没有让我的机器人做任何事情,因为他们的视觉编程环境比较严格.

我想我会为NXT设计我的编程语言,因为已经有很多通用语言,NXT给了我一套具体的问题和目标,希望能有一个很好的沙箱.

怎么办？我从哪里开始？我需要知道什么？

如果可能的话,我会用Python或Clojure编写编译器.有一个用于NXT的SDK,但也有汇编语言.什么是最好/最简单的路线？

Lego NXT有一个小屏幕,USB和蓝牙,它有4个数字和模拟传感器端口,3个输出端口和2个ARM处理器,一个主处理器和一个协处理器.http://mindstormsnxt.blogspot.com/2006/08/whats-inside-nxt-brick.html

编程NXT将涉及处理数据和事件,所以某种单声道数据流/反应式似乎是合适的.它也应该很好地处理并行任务,所以我认为功能.我目前正在考虑基于堆栈.

在我的脑海中,我已经尝试统一这些概念并考虑示例代码.我正在考虑树而不是堆栈,其中功能分支可以并行运行.一个例子:

# implicit main stack
5 5 +
# 10

# quoted branch or list
[1 -]
# 10 [1 -]

# eval list and recur until false
loop
# [9 8 7 6 5 4 3 2 1 0]

# define stack as a function
[1 = [1 8 motor] [1 0 motor] if] fn
# [9 8 7 6 5 4 3 2 1 0] <function>

# define function as a symbol
"handle-press" def
# [9 8 7 6 5 4 3 2 1 0]

# reactively loop over infinite lazy stack returned by sensor
# in a parallel branch
|4 sensor handle-press for|
# [9 8 7 6 5 4 3 2 1 0] [8 nil nil nil 8 ...]

在这背后的推理中显然仍然存在着巨大的漏洞,但无论如何我都会发布这个粗略的草图来激发一些有用的答案和讨论.

Answer 1

怎么办？我从哪里开始？我需要知道什么？

首先学习更多编程语言.

学习了几种语言之后,买一本关于编译器的书.有许多.谷歌将提供帮助.你买哪一个都没关系.你需要几个.阅读很多书都没关系.

学习语言并阅读编译器后,请执行以下操作.

1. 构建您需要的运行时库.用一些合适的语言(如C或Python等)实现它们.

2. 一旦你有真正有效的运行时库. 真的完全工作.完全.您可以考虑语法和词汇扫描和编译.这些都是难题,但不是让运行时库运行起来的一半.

使用语法(即域特定语言)进行愚弄是一种极具吸引力的麻烦.许多人都有"改进"的语法,但没有可用的运行时库.所以他们的"语言"是不完整的,因为它没有做任何事情.

让你的语言先做点什么.

Answer 2

最简单的途径是使用串联编程语言，例如Forth、Factor或您自己设计的语言。

Forth解释器非常容易实现，不需要占用超过几KB；对于乐高设备来说很重要。您需要了解 Forth 解释器的工作原理。例如，《Starting Forth》第9 章对此进行了介绍。

Answer 3

阅读有关语言设计的有趣书籍！

Clojure 的作者推荐遵循 Christian Queinnec 的书“lisp in Small Pieces”。Clojure 阅读列表涵盖了许多影响 Clojure 语言设计的书籍。

Answer 4

不要害怕编写编译器,编译器编译成现有语言,而不是编写目标代码.例如,Lightweight C++是一个C++ - > C编译器基于这个想法(尽管如此,C++在某处做同样的工作):http://linux.wareseeker.com/Programming/lightweight-c-1.3.2.zip/ 331414

如果你对如何改进编程有一个小而聪明的想法,那么这是一个快速的胜利方式.

搜索引擎也有类似的情况.如果我说,我可以做得比谷歌好,也许我可以使用谷歌混搭,重组谷歌的结果集,我不需要购买343千兆字节的存储空间来设置第二个谷歌只是为了改变从10到15的结果数量.(不幸的是,如果我有不同的排名或抓取想法,它就不起作用.)

也许,Twitter是一个更好的例子.使用Twitter API编写自己的Twitter.(当然,只有你的想法适合Twitter的基础模型.)

我们现在正在研究数据流引擎(参见Wikipedia:基于流程的编程,数据流编程).我们开发了一种非常精简的新语言,它有3种指令类型(组件创建,参数设置,消息声明)和2种块类型(组件声明和实现).它被编译为C++代码,因此编译器很简单,结果很快.此外,有几种情况,我们的语言脚本是从配置生成的,或者更优雅的是,它支持元编程.

我们应该中断一步(source-> executable)和0-step(源脚本是可执行的)complilation语言; 3-4级易于概述,而且 - 如果我们做得对 - 它可以使开发更有效.