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　　關(guān)于賦值算符在表達(dá)式中的使用

　　其實，大家一般不會在一個表達(dá)式中使用多個賦值算符，除非不太正常，但其實很多語言的編譯或解釋系統(tǒng)都允許這樣做，關(guān)鍵是如何使用。賦值算符和其它算符明顯不同的一點還在于：其它算符均是自左至右進(jìn)行解析，而賦值算符則恰恰相反！

　　我們來看如下一個簡單的例子，請你給出判斷：這個表達(dá)式到底是合法的還是非法的：

　　a=3+a*2+b=5

　　看到上面這個表達(dá)式，我們的第一反應(yīng)就是書寫這個表達(dá)式的人可能腦子有問題，怎么能這些用呢？事實上這個表達(dá)式也是錯誤的（大家可以試試，一般系統(tǒng)都會報告類似“無法給常量賦值”等的錯誤），如果我們改一下：

　　a=3+a*2+(b=5)

　　這樣，這個表達(dá)式就是合法的了！為什么？

　　因為按算符的優(yōu)先程度，上式中a*2最先被規(guī)約，然后是3+a*2，最后是先對變量b進(jìn)行賦值，最后規(guī)約的效果實際上就相當(dāng)于：

　　a=3+a*2+5

　　臨時變量的約簡

　　在上一章的最后部分，提到了一個比較復(fù)雜的表達(dá)式的解析，即：

　　b > c+a < a || a < 3 && a == b

　　最終，經(jīng)過處理的中間代碼如下所示：

　　@@tmp0=%sstack[3]+%sstack[1]

　　@@tmp1=%sstack[2]>@@tmp0

　　@@tmp2=@@tmp1<%sstack[1]

　　@@tmp3=%sstack[1]<3

　　@@tmp4=%sstack[1]==%sstack[2]

　　@@tmp5=@@tmp3&&@@tmp4

　　@@tmp6=@@tmp2||@@tmp5

　　在上一章也提到，這樣生成的中間代碼并不是十分優(yōu)雅、簡約，雖然我們不需要研究到底如何對代碼進(jìn)行優(yōu)化，甚至直接使用寄存器來替代臨時變量（那是真正編譯器干的事，不是腳本翻譯研究的對象，時刻記住我們只研究腳本的解析或解釋，至于如何使用累加寄存器、邊界對齊、機(jī)器代碼的翻譯、運行時內(nèi)存優(yōu)化等“高深”課題至少現(xiàn)在不是我們所關(guān)心的），但還是有十分簡單又比較有效的方法來減少臨時變量的數(shù)量：如果被規(guī)約的表達(dá)式中包含了臨時變量，那么就使用序號最大的臨時變量作為規(guī)約的目標(biāo)。

　　經(jīng)過一點點優(yōu)化，上述的中間代碼就被變換為如下形式：

　　@@tmp0=%sstack[3]+%sstack[1]

　　@@tmp0=%sstack[2]>@@tmp0

　　@@tmp0=@@tmp0<%sstack[1]

　　@@tmp1=%sstack[1]<3

　　@@tmp2=%sstack[1]==%sstack[2]

　　@@tmp2=@@tmp1&&@@tmp2

　　@@tmp2=@@tmp0||@@tmp2

　　通過上面的例子可以看出，我們僅用了三個臨時變量（@@tmp0-@@tmp2）就替代了原來需要七個臨時變量（@@tmp0-@@tmp6）的方案，而且效果相同。

　　好了，其實本章的主要目的并不是對表達(dá)式解析的優(yōu)化進(jìn)行深入地探討，而是主要解決如下兩個問題：

　　1.表達(dá)式中包含了數(shù)組元素的操作；

　　2.表達(dá)式中包含了函數(shù)的調(diào)用。

　　如需要解決上述兩個問題，我們就要使用計算機(jī)界最為恐怖和逆天的方法，也是計算機(jī)科學(xué)中無處不在的核心內(nèi)容之一——遞歸（Recursive）。

　　關(guān)于遞歸，當(dāng)然有許多非常高級的議題來討論或研究它，比如令人無法捉摸的而又十分高深的理論課程——《遞歸論》，或者在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》中無所不在的基于遞歸的數(shù)據(jù)結(jié)果或遞歸算法（如二叉樹的遍歷、B樹的刪除等等），抑或是在《編譯原理》中的什么左右遞歸文法！

　　好了，本文的目的不是來探討這些理論問題的，我們還是看看如何使用遞歸來解決表達(dá)式解析的。

　　為什么需要在表達(dá)式的解析中專門提到數(shù)組的處理？在上一章中提到關(guān)于算符優(yōu)先級時，關(guān)于符號“[]”就是實際上和數(shù)組相關(guān)的。

　　幾乎所有語言的，無論是一般高級語言還是一些通用的腳本語言都會將“[]”作為數(shù)組下標(biāo)來使用。“[]”中不僅可以使用整數(shù)常量來存取數(shù)組中的元素，而且其中可以使用表達(dá)式，表達(dá)式即可以是常量表達(dá)式也可以是帶變量的表達(dá)式甚至其中再嵌套其它數(shù)組的調(diào)用或者函數(shù)調(diào)用，對于這種復(fù)雜的情況我們只有也只能求助于遞歸。

　　需要說明的一點是，我們實現(xiàn)的解釋系統(tǒng)中，支持一維數(shù)組，而不支持多維數(shù)組，其原因很簡單——一維數(shù)組已經(jīng)夠用了！其實，在C語言中實際上也是如此，Perl也是類似的，即使你想定義一個多維數(shù)組也不可得。

　　言歸正傳，下面看一個含有數(shù)組的簡單表達(dá)式的解析情況：

　　array[0]+a+b

　　它生成的中間代碼如下：

　　@@tmp0=%sstack[9][0]+%sstack[1]

　　@@tmp0=@@tmp0+%sstack[2]

　　可以看出，這里數(shù)組array中的第一個元素是從下標(biāo)0開始的，這也是我們的以及大多數(shù)語言約定的，而且這個數(shù)組變量是其所在函數(shù)符號棧的第十個元素（我們約定棧中即可以保存普通的標(biāo)量，也能夠保存向量）。這個例子比較簡單，因數(shù)組下標(biāo)是常量，完全沒有使用到遞歸，故其生成的中間代碼和普通表達(dá)式幾乎沒有區(qū)別，唯有小小的不同點就在于符號%sstack[9][0]表明了這是一個數(shù)組，可以理解%sstack[9]存放的不是一般變量的值，而僅僅是數(shù)組變量array的首地址而已（第一個元素的地址），其元素的值是存放在其它地方的，這里還不能說明（佛曰：說不得?。?，得以后在解釋腳本是如何運行時再講。

　　以下，再給出一個稍微復(fù)雜點的例子：

　　array[12+a+b]+a+b

　　在這個例子中，我們可以看到其數(shù)組下標(biāo)中含有一個子表達(dá)式“12+a+b”，我們知道其實“[]”中所包含的表達(dá)式應(yīng)該是優(yōu)先被規(guī)約的，因為其優(yōu)先級高，所以如遇到此類數(shù)組下標(biāo)應(yīng)遞歸調(diào)用表達(dá)式解析例程，這樣上述表達(dá)式的解析結(jié)果大致如下所示：

　　@@tmp0=12+%sstack[1]

　　@@tmp0=@@tmp0+%sstack[2]

　　@@tmp1=%sstack[9][@@tmp0]+%sstack[1]

　　@@tmp1=@@tmp1+%sstack[2]

　　通過上面生成的中間代碼可以看出，系統(tǒng)首先是對表達(dá)式“12+a+b”進(jìn)行了規(guī)約，并將結(jié)果保存在臨時變量@@tmp0中，至于后續(xù)的解析就不用過多分析了，讀者一看就知道大概了。

　　表達(dá)式中的函數(shù)調(diào)用

　　其實，表達(dá)式中包含了函數(shù)調(diào)用是非常正常的用法，我們在處理這種情況時和處理數(shù)組中的表達(dá)式其實比較類似，但存在如下幾點不同：

　　1.函數(shù)調(diào)用的合法性檢查與數(shù)組處理存在一定差異；

　　2.在處理函數(shù)調(diào)用時，需要注意處理堆棧中的輸入?yún)?shù)、返回值以及返回地址；

　　3.在處理函數(shù)調(diào)用時，需注意處理到底是傳值還是傳引用。

　　下面我們就上述三個需要注意的方面分別介紹。

　　函數(shù)調(diào)用的合法性檢查

　　在系統(tǒng)遇到函數(shù)調(diào)用時，需要進(jìn)行合法性檢查，其主要檢查的方面無非是：

　　1.函數(shù)是否定義？

　　2.函數(shù)參數(shù)的類型是否匹配？

　　對于第一個方面，函數(shù)是否定義的問題，我們可以這樣的順序查找一個函數(shù)是否定義：

　　1.該函數(shù)是否是系統(tǒng)內(nèi)置函數(shù)？

　　2.該函數(shù)是否是本腳本或程序文件定義函數(shù)？

　　3.該函數(shù)是否在其它庫文件中被定義？（腳本中需要使用相關(guān)的語句進(jìn)行引用，例如“use xxx”）

　　如果根據(jù)上述查找順序仍不能查到，則報錯，否則將查到的函數(shù)地址（這個地址實際上是中間代碼的行號，后面在闡述多文件解析時會給出如何翻譯）。

　　對于參數(shù)類型的檢查，幸好我們所做的不是強(qiáng)類型語言，故在這方面我們只要把握好參數(shù)是標(biāo)量還是向量即可，其它的可以推遲到運行階段（例如如果某個函數(shù)的參數(shù)要求必須是數(shù)值，但你卻傳遞的是字符串，那么在解釋或編譯時倒是不一定非要進(jìn)行檢查，待到運行時給出異常或者像Perl一樣給出“undef”也可）。

　　函數(shù)調(diào)用與堆棧使用

　　一般而言，系統(tǒng)都是利用堆棧來傳遞輸入?yún)?shù)、返回值并且保存返回地址的，但也不排除在一定情況下，直接使用寄存器來保存上述這些內(nèi)容，但在我們的實現(xiàn)中，只考慮模擬堆棧來解決函數(shù)的調(diào)用和返回。

　　在很多高級語言中，在將參數(shù)壓入堆棧時，只有兩種做法（也只能有兩種），一種是將參數(shù)自左至右壓入堆棧，而另外一種則正相反，即將參數(shù)自右至左壓入堆棧；在高級語言中，Pascal是采用前者，而采用后者的則更多，利于C/C++（當(dāng)然也可以使用第一種參數(shù)入棧方式，但需要特殊聲明）。

　　需要說明的一點是，我們打算單獨使用堆棧來處理函數(shù)的調(diào)用，這和一般的高級語言的處理方式還是存在一定的出入。

　　傳值還是引用

　　我們知道，在Java的函數(shù)調(diào)用中，一般都是傳遞的對于變量的引用，這樣做的好處就是可以獲得多個返回值，而且可以節(jié)省堆棧空間。

　　所以，在本文所提到的函數(shù)調(diào)用中，一般參數(shù)也都是引用方式（當(dāng)然，如果參數(shù)只是變量就可以使用引用，但如果它是普通表達(dá)式或者常量就沒法使用引用了）。

　　那么，下面就給出例子來說明如何來處理是傳值還是傳遞引用。

　　函數(shù)調(diào)用解析

　　好了，經(jīng)過上面的一串說明，我們終于可以處理函數(shù)調(diào)用了，下面給出一個例子來說明函數(shù)調(diào)用在表達(dá)式中的處理以及如何翻譯成中間代碼：

　　a    +(22+array[12+a+b])+25.2+fun(f(a+b)，sin(a)，b，c，log(d))+(x+(y+z))

　　上面是一個較為復(fù)雜的表達(dá)式，它既含有普通的算符，又包含了數(shù)組和函數(shù)調(diào)用，而且數(shù)組下標(biāo)中也是表達(dá)式，而函數(shù)調(diào)用的參數(shù)中既包括普通的變量，也包括了表達(dá)式以及嵌套的函數(shù)調(diào)用。

　　我們假定fun、f是用戶自定義函數(shù)，而sin、log是系統(tǒng)內(nèi)置函數(shù)，a、b、c、d、x、y和z都是用戶定義的變量，25.2是個浮點類型的常數(shù)，最終得到的中間代碼可能是這樣的：

　　@@tmp0=12+%sstack[1]

　　@@tmp0=@@tmp0+%sstack[2]

　　@@tmp1=22+%sstack[9][@@tmp0]

　　@@tmp1=%sstack[1]+@@tmp1

　　@@tmp1=@@tmp1+25.2

　　@@tmp2=%sstack[1]+%sstack[2]

　　call，f，@@tmp3，@@tmp2

　　call，sin，@@tmp4，%sstack[1]

　　call，log，@@tmp5，%sstack[4]

　　call，fun，@@tmp6，@@tmp3，@@tmp4，%sstack[2]，%sstack[3]，@@tmp5

　　@@tmp6=@@tmp1+@@tmp6

　　@@tmp7=%sstack[6]+%sstack[7]

　　@@tmp7=%sstack[5]+@@tmp7

　　@@tmp7=@@tmp6+@@tmp7

　　在上述生成的中間代碼中，我們可以但到，如果數(shù)組下標(biāo)或者函數(shù)參數(shù)中包含了表達(dá)式，則首先回遞歸調(diào)用表達(dá)式解析過程進(jìn)行處理；我們將函數(shù)調(diào)用翻譯成如下的中間代碼形式：

　　call，function name，returnedvalue，argument0，…，argumentn

　　當(dāng)然，我們可以將function name替換成所需要的函數(shù)地址，如下：

　　call，function address，returnedvalue，argument0，…，argumentn

　　其中，如果函數(shù)是系統(tǒng)內(nèi)置、其它庫函數(shù)或者用戶自定義函數(shù)，則其地址可以增加一個前綴來表示，例如“###System：：”；使用“###”就是告訴腳本解析器這個函數(shù)需要從其它庫中來尋找，而不是本腳本文件定義的函數(shù)；另外，與其它腳本語言或者高級語言類似，用戶也需要注意庫的搜索路徑，這個問題會在腳本的運行階段來解釋。

　　如果不過考慮的中間代碼的兼容性，其實只使用名字來查找也是不錯的，至少這樣看來更加直觀（這個理念更加接近于動態(tài)庫的概念，即無論庫的版本如何修改，只要這個函數(shù)仍然存在我就可以使用），只不過這樣做的話會略微降低一點腳本在運行時的效率（需要根據(jù)庫文件的函數(shù)名與函數(shù)地址表進(jìn)行查找）。

　　另外，需要說明的是通過觀察生成的中間代碼，我們也可以輕易地區(qū)分出，哪些參數(shù)需要傳值，哪些需要傳遞引用，如上述中間代碼中的一行：

　　最后，如果函數(shù)的參數(shù)是可變的（類似C語言中的printf函數(shù)），那么我們也需要小心處理這種樣式。

　　表達(dá)式解析的完整算法

　　以下是表達(dá)式解析完整算法的偽代碼；其中AnalysisStack就是在表達(dá)式分析時所使用的堆棧，expression是待分析的表達(dá)式串，GetNextToken是從輸入串中獲取算符或者操作數(shù)（變量、常量或者是函數(shù)調(diào)用）：

　　Initializethe AnalysisStack；

　　Push ‘#’into the AnalysisStack；

　　Add ‘#’to the end of expression；

　　While(NotEof(expression) )

　　{

　　Token = GetNextToken()；

　　If ( Token is a common operand )

　　{

　　Checkvalidation of operand(if it is a valid constant or defined variable)；

　　Push Token into the AnalysisStack；

　　}

　　Else

　　If ( Token isa function call )

　　{

　　Check thevalidation of function call；

　　Resolve thearguments；

　　Result = Recursivecalling the expression parser according to each argument；

　　Push Result into the AnalysisStack；

　　}

　　Else

　　If ( Tokencontains array )

　　{

　　Check validation of array；

　　Result = Recursivecalling the expression parser according to its index；

　　PushResult into the AnalysisStack；

　　}

　　Else

　　{

　　#The tokenis an operator

　　PreOperator= Get the operator at the top of the AnalysisStack；

　　If ( GetPriority(Token)<= GetPriority(PreOperator) )

　　{

　　Right =Pop from the AnalysisStack；

　　PreOperator = Pop from the AnalysisStack；

　　Left = Popfrom the AnalysisStack；

　　Generatethe intermediate code， like tmpvar = Left PreOperator Right；

　　Push tmpvar into the AnalysisStack；

　　}

　　Push Tokeninto the AnalysisStack；

　　}

　　}

　　If (SizeOf(AnalysisStack) ！= 2 )

　　{

　　Error；

　　}

　　Else

　　{

　　Return (Pop from the AnalysisStack)；

　　}

　　關(guān)于上述算法，有幾點值得注意：

　　1.關(guān)于字符串的處理：需要將字符串作為整體的Token來處理；由于字符串中可能包含任何字符，故需小心處理，包括對于字符串中也包含雙引號（本文約定雙引號是字符常量的界符）的情況；

　　2.關(guān)于注釋的處理：本節(jié)暫不做討論，在后續(xù)章節(jié)中討論復(fù)合語句解析時再進(jìn)行；但值得注意的一點是注釋可以出現(xiàn)在任何的算符之間或者算符和操作數(shù)之間，而不能橫亙在操作數(shù)內(nèi)，否則會認(rèn)為注釋是常量或變量的一部分，從而導(dǎo)致錯誤；

　　3.關(guān)于回車換行的處理：回車換行不會作為腳本解析的分隔符號；其它與注釋類似，即回車換行可以出現(xiàn)在任何的算符之間或者算符和操作數(shù)之間；

　　4.關(guān)于臨時變量的生成和存儲：本節(jié)暫不作討論（既可以存放在符號棧上也可以單獨存儲），待后續(xù)章節(jié)再繼續(xù)闡述這個話題。

　　小結(jié)

　　通過上述章節(jié)的講解和示例，我們基本上掌握了如何解析或解釋一個較為復(fù)雜的表達(dá)式，其實其核心也無非如下兩點：第一需要搞清楚各種算符的優(yōu)先級別，當(dāng)然也可以自己發(fā)明算符；第二善于使用遞歸的方法將復(fù)雜的問題簡單化、重復(fù)化。

　　關(guān)于遞歸，在后續(xù)的章節(jié)還需要經(jīng)常出場，包括對于復(fù)合語句的解析等等，故希望能熟練掌握并多加練習(xí)（當(dāng)然不要搞得老是堆棧溢出），大家可以盡量考慮用遞歸來改寫一些循環(huán)語句做的工作。

　　另外，值得注意的一點是在有些語言中，可以在表達(dá)式中直接聲明變量，但我們并不打算這樣做。

　　最后，對于逗號運算符（在一般高級語言或腳本語言中，與它的優(yōu)先級實際上是低于賦值運算符的），我們也并不打算支持，但讀者應(yīng)該知道在這種情況下，逗號運算符是可以將多個子表達(dá)式分隔開，整個表達(dá)式的值就是最后一個表達(dá)式的值，如下：

　　假定：b=2，c=7，d=5，

　　a1=(++b，c–，d+3)；

　　a2=++b，c–，d+3；

　　那么，a1等于8，而a2卻等于3。