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评点2021-2022年上市的那些Go语言新书

本文永久链接 – https://tonybai.com/2022/06/01/reviewing-those-new-go-language-books-coming-out-in-2021-2022

计算机科学与技术这个工业大类与传统工业类别相比还很“年轻”,并且由于历史原因,整个计算机科学与技术学科的奠基都是由欧美人完成的,因此但凡诞生一门新IT技术或新编程语言,我们首先参考的都是来自欧美的外文技术书籍(影印或翻译)。

以Go为例,笔者最先接触的Go技术书籍资料是《The Way To Go》

这也是笔者早期学习Go语言时最喜欢翻看的一本书,也是我目前见到的、最全面详实的讲解Go语言的书籍了,可以说是Gopher们的第一本“Go语言百科全书”。可能是由于这本书出版太早了,等国内出版社意识到要引进Go语言方面的书籍的时候,这本书使用的Go版本已经太老了。不过,这本书中绝大部分例子依然可以在今天最新的Go编译器下通过编译并运行起来。

另外一本不得不提的就是由K&R C中的K:Brian W. Kernighan老爷子参与编写的《The Go Programming Language》

这本书模仿并致敬《The C Programming Language》的经典结构,从一个”hello, world”示例开始带领大家开启Go语言之旅。作者行文十分精炼,字字珠玑,这与《The C Programming Language》的风格保持了高度一致。而且,书中的示例在浅显易懂的同时,又极具实用性,还突出Go语言的特点(比如并发web爬虫、并发非阻塞的缓存系统等)。读完这本书后,你会有一种爱不释手,马上还要从头再读一遍的感觉,这也许这就是“Go语言圣经”的魅力吧!

不过,随着Go语言在国内的扎根和广泛应用,国内接纳Go较早的一批Gopher以及国内大厂“身经百战”的Gopher开始将Go语言沉淀下来,并陆续上线了自己的作品。从2020年开始,国内作者出版的Go语言相关书籍已经逐渐多了起来,并且质量也在逐渐提升。就像我在《Go语言第一课》 的加餐文章《我“私藏”的那些优质且权威的Go语言学习资料》中预测的那样:将有更多Gopher加入Go技术书籍的写作行列,从2021开始的3年,国内Go语言技术书籍也会迎来一波小高峰

618购物节前夕,我就来简单评点一下2021年至今出版的口碑还不错的Go语言新书(按出版时间顺序),大家可以趁打折力度较大的窗口按需从电商平台购买纸版书或电子书渠道购买电子书阅读^_^。


1. 《Go语言底层原理剖析》 2021.8

Go语言是带有GC与运行时的语言,这就意味着很多东西不是“表面”看到的那样,比如string、切片、map等类型在运行时的表示与我们在源码中看到的有很大不同。要想玩转Go语言,不下沉到“原理”这一层还真不行。

《Go语言底层原理剖析》这本书显然也是定位了那些对Go原理有述求的这部分gopher群体。书的作者郑建勋老师是滴滴的高级研发工程师。大家知道,滴滴公司内部使用Go技术栈实现的服务比例是很高的,因此这本书也是郑老师在滴滴“摸爬滚打”后的实践检验的沉淀与总结。

这本书从Go编译构建原理起步,然后过渡到Go的几种常见复合类型(数组、字符串、切片、map)的实现原理的讲解,再到对Go核心语法函数、接口、异常处理的原理说明,最后是Go的精华,也是最难啃的部分:goroutine调度、内存分配与GC。如果从覆盖的内容全面性上,应该说基本都包含到了。

笔者在微信读书上对整本书做了阅读,从阅读体验来看,郑老师的技术十分扎实,讲解也很到位。美中不足的是,有些内容刚刚引发你想继续深入的兴趣时,书籍内容却在这里戛然而止了。如果能继续展开就更好了,也许这是基于书籍篇幅上的考量。

✩豆瓣评分:8.5
✩微信读书推荐值:57.7%

本书在豆瓣口碑与微信读书推荐上存在一些分化,原因这个还不得而知。

2. 《Go语言设计与实现》 2021.11

《Go语言设计与实现》一书是作者左书祺(Draven)在其同名开源电子书《Go语言设计与实现》的基础上进一步系统整理和丰富而成。左老师的开源电子书在国内Gopher圈内有着相当好的口碑,他擅长以精美插图的方式对技术细节进行细致入微的讲解,作者甚至还专门出过一篇《技术文章配图指南》来说明其文章中插图制作使用的工具以及方法。

和《Go语言底层原理剖析》一样,《Go语言设计与实现》同样聚焦在Go编译器、类型系统与运行机制的原理层面,两本书对原理的说明角度和风格各有特点,就看读者喜欢哪种。更好的方法是主题阅读,两个相互参照的看。

编写面向Go底层原理的书是有一定“风险”的,很容易随着时间的流逝而变得“outdated”,这是因为Go语言还在快速演进中,其底层实现也在不断变化,远没有Java那样成熟,所以很难像神作《深入理解java虚拟机》那般“稳定”,需要不断更新。在这一点上,纸板书反倒没有开源电子书优势明显,后者可做到以快速持续的迭代更新。

不过笔者觉得:要想对一个语言机制的底层原理理解透彻,光是掌握其当前的实现机制还不够,了解其实现机制的历史演进过程将大有裨益,而上面的两本书的价值恰恰还可以体现在这个方面,尤其是当书中的实现机制在将来过时的时候。

✩豆瓣评分:8.5
✩微信读书推荐值:未上架

3. 《Go语言精进之路》 2021.12.17

写Go语言语法方面的书风险小,Go书籍的寿命都很长,这是因为Go1兼容性承诺的存在,这也是Go书籍作者的幸运。

《Go语言精进之路》笔者的作品,该作品主要面向一个刚刚Go入门后的Go新手,就像副标题描述的那样,聚焦于告诉一个Go入门新手如何能像Go开发团队那样写出符合Go思维和语言惯例的高质量代码。书中也有一部分底层原理的介绍,但这些介绍也都是为了配合主线的讲解。由于是偏思维、方法与技巧方面的讲解,里面的绝大部分知识点,即使是几年后,依然是有效的。这就像出版于2015年的Go语言圣经《The Go Programming language》目前看毫不过时一样。

笔者自己的书不好自作点评,下面是近期一位读者在weibo上主动at我的评价

其他评价/评论大家也可以在书籍的豆瓣页面或微信读书页面上自行查看。

✩豆瓣评分:8.9
✩微信读书推荐值:84.1%

4. 《Go语言定制指南》 2022.2.1

《Go语言定制指南》是国内Go技术专家柴树衫老师既《Go语言高级编程》后的又一力作,这次内容更加聚焦:围绕Go语法分析树学习Go词法分析、语法分析、语义分析以及中间代码生成的原理,并基于Go语法树对Go语言进行二次改造,基于Go语言语法裁剪出一个极小子集——凹语言,并实现其的解释执行。

更具体来说,书中主要讲解的是go/ast和go/types等Go编译器相关包的用法,比如:结合Go语言的文法、语法与go/ast包输出的语法树的对应关系;使用go/types进行语义检查的方法等。

这也是目前国内第一本以Go编译器前端为中心的Go语言技术书籍,即便放眼全世界,这也是稀有的。如果你对Go编译器的工作原理、对定制Go语言十分感兴趣,那么此书是你的不二之选。

不过编译器和语言开发是门槛较高的领域,不免会出现“曲高和寡”的境遇,这本书注定是本已是小众的Go社区中的小众群体的菜。

✩豆瓣评分:暂无
✩微信读书推荐值:暂无

5. 引进版新书简评

在豆瓣图书搜索Go技术书籍,看到下面几本刚刚出版不久(可能尚未上架)以及即将出版的几本引进版的新书,这里顺便说说。

这是O’Reilly出版社于2021年3月出版的《Learning Go: An Idiomatic Approach to Real-World Go Programming》的中译版,中文版我还没有来得及读,不过原版我是粗略读过的。这本书面向Go入门群体,同时结合一些实战的例子,与《The Go Programming Language》的受众群体相似度很高。

这本书(原版)整体质量很高,语言精炼,讲解全面,更重要的是它似乎也是第一个包含Go泛型内容的Go入门书,只不过出版时,Go泛型尚未正式发布。今年3月份Go 1.18泛型落地后,该书作者还对泛型章节做了修订,并在网上提供电子版供读者下载。

这两本都是索斯藤·鲍尔(Thorsten Ball)在2018年自出版的书!作者使用Go语言手把手教你实现了一门类C语法的Monkey语言,从词法分析、语法分析、建立语法树并进行语法分析,到生成字节码,并实现可以执行该字节码的虚拟机,实现Monkey语言的真实执行。这本书在国外颇受好评。

作者在书中采用的是手写词法分析器和语法分析器的方式,而不是借助像ANTLR这样的parser生成工具,这可以让读者更加深刻的理解和认知一门编程语言的实现过程,酷感十足。

6. 小结

我们看到,2021年来出品的Go技术书籍都获得了不错的口碑,这也说明国内Go语言的整体水准在提升,对于刚刚加入Go社区的小伙伴们,这是真金白银般的好消息,看好书可以避免走弯路,节省大量时间与精力!

挑一本适合你的,该出手时就出手吧!

注意:以上豆瓣评分与微信读书推荐值都是2022.5.31的快照值,不代表后续不会发生变化


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手把手教你使用ANTLR和Go实现一门DSL语言(第一部分):设计DSL语法与文法

本文永久链接 – https://tonybai.com/2022/05/24/an-example-of-implement-dsl-using-antlr-and-go-part1

《使用ANTLR和Go实现DSL入门》一文中,我们了解了DSL与通用编程语言(GPL)的差异、DSL解析器生成工具选择以及ANTLR文法的简要书写规则,并和大家一起完成了一个CSV解析器的例子。看完上述文章后,你是不是有了打造属于自己的DSL的冲动了呢!

那么究竟该如何设计和实现一门自己的DSL呢?在这个系列文章中,我将“手把手”地和大家一起看看设计和实现一门DSL(这里主要指外部DSL)的全流程。

结合Martin Fowler在《领域特定语言》一书中的建议,我将设计与实现一门外部DSL的过程分为如下几个步骤:


图:外部DSL设计与实现的步骤

本文是系列文章的第一篇,在这一篇中,我将先来说说前三个步骤,即为某一特定领域设计一门DSL的语法(syntax)、并编写可以解析该DSL的ANTLR文法(grammar),生成该DSL语法的解析器并验证ANTLR文法的正确性。

到这里有朋友可能会问:“一会儿文法,一会儿又语法,它们到底有啥区别?”,别急!在设计这门DSL语法之前,我先来和大家一起简单理解一下文法与语法的区别。

一. 文法(grammar)和语法(syntax)


图:文法与语法的比较

如上图所示,语法是面向使用该编程语言的应用开发者的,就像Go语法面向的是Gopher;而文法则是面向这门编程语言的编译器或解释器(Interpreter)的核心开发者的

我们通常用自然语言描述编程语言的语法,这样的文档一般被称为该编程语言的语言规范(language specification),比如用于描述Go语法的Go语言规范

但自然语言通常是不精确的,有时带有歧义。为了给出更为精确的语法描述,编程语言规范通常也会有采用某种形式语言(比如:EBNF)表示的关于这门语言语法所对应的文法,比如在Go语言规范中,我们就能看到用EBNF所描述的文法:

SourceFile       = PackageClause ";" { ImportDecl ";" } { TopLevelDecl ";" } .
PackageClause    = "package" PackageName .
PackageName      = identifier .
ImportDecl       = "import" ( ImportSpec | "(" { ImportSpec ";" } ")" ) .
ImportSpec       = [ "." | PackageName ] ImportPath .
ImportPath       = string_lit .
... ...

通常应用开发人员是不会关心这些夹带在语言规范文档中的文法描述的,只有当规范中的说明有歧义时,开发人员才会根据文法中的产生式规则去推导语法的合规形式的,当然了这一推导过程是比较“痛苦”的。

到这里,结合我们在《使用ANTLR和Go实现DSL入门》一文中的说明,我们进一步明确了文法就是一组规则,这组规则告诉我们如何将文本流转换为语法树。如果转换失败,说明文本流中存在不符合编程语言语法的地方。

此外,用于描述一门编程语言语法的文法可以不止一种,每种形式语言工具都有自己的表示形式,比如针对Go语言语法,我们可以使用EBNF给出形式化的文法,也可以使用ANTLR专用的形式化文法。

到这里,你对文法与语法的概念是不是更深刻一些了呢!不过这时可能会有朋友站出来提问:设计一门编程语言或DSL,是先设计语法还是先设计文法呢

在语言设计伊始,语法和文法设计的边界其实并非那么清晰。讨论语法是为了确定文法做准备,而一旦确定了一版文法,语法的使用形式又被进一步精确了。在编程语言/DSL设计过程中,语法与文法是交替螺旋上升的。简单的DSL语言,可能一轮迭代就完成了全部设计。复杂的通用编程语言可能要反复针对语法讨论多次,确定下来后,才会编写出新一版本的文法,依次反复迭代。

不过通常来说我们会先确定一版语言的语法,写出一些采用此版语言语法的样例源文件,供后续文法以及生成的解析器(Parser)验证使用。回顾Go语言的历史,我们会发现Go语言创世团队当初也是这么做的。Robert Griesemer、Rob Pike和Ken Thompson这三位大佬在Google总部的一间会议室里首先进行了一场有关Go具体设计的会议。会后的第二天,Robert Griesemer发出了一封题为“prog lang discussion”的电邮,这封电邮便成为了这门新语言的第一版设计稿,三位大佬在这门语言的一些基础语法特性与形式上达成了初步一致:

Date: Sun, 23 Sep 2007 23:33:41 -0700
From: "Robert Griesemer" <gri@google.com>
To: "Rob 'Commander' Pike" <r@google.com>, ken@google.com
Subject: prog lang discussion
...
*** General:
Starting point: C, fix some obvious flaws, remove crud, add a few missing features
  - no includes, instead: import
  - no macros (do we need something instead?)
  - ideally only one file instead of a .h and .c file, module interface
should be extracted automatically
  - statements: like in C, though should fix 'switch' statement
  - expressions: like in C, though with caveats (do we need ',' expressions?)
  - essentially strongly typed, but probably w/ support for runtime types
  - want arrays with bounds checking on always (except perhaps in 'unsafe mode'-see section on GC)
  - mechanism to hook up GC (I think that most code can live w/ GC, but for a true systems
    programming language there should be mode w/ full control over memory allocation)
  - support for interfaces (differentiate between concrete, or implementation types, and abstract,
    or interface types)
  - support for nested and anonymous functions/closures (don't pay if not used)
  - a simple compiler should be able to generate decent code
  - the various language mechanisms should result in predictable code
...

基于这版设计,2008年初,Unix之父Ken Thompson实现了第一版Go编译器(文法相关),用于验证之前的语法设计。

好了,在理解了文法与语法的区别后,接下来,我们就来为某一特定领域创建一门DSL语言,我们先来介绍一下这门DSL的背景与语法设计。

注:以上提到的对文法与语法的理解仅限于计算机编程语言领域,并不一定适合自然语言领域(自然语言领域也有文法与语法的概念)。

二. 为《后天》中的气象学家设计一门DSL

注:下面只是一个虚构的领域例子,大家无需在其合理性、可行性、科学性与严谨性上产生质疑:)。

如果你看过灾难片专业户罗兰·艾默里奇指导的美国灾难题材电影《后天》,你肯定会对电影里发生的威胁人类文明的灾难情节记忆犹新。不过《后天》里的情节其实离我们并不“遥远”,尤其是进入二十一世纪以来,极端异常天气在全球各个地区屡屡发生:两极高温冰川消融、北美陆地飓风以及我国2021年华北地区的极端降水等等。各国的气象学家、地球物理科学家们都在努力破解这些极端天气背后的原因,并预测全球气候的走势。他们在全球设置了诸多气象数据的采集装置,就像《后天》中部署在大西洋上的浮标那样,7×24小时地监视着“地球的生命体征”。

像浮标这样的采集装置内置采集程序,按照设定的规则定期向中心上报数据或发送异常事件信息。不过浮标一般都是无人值守的,一旦投放,便很难维护。一旦要进行程序升级,比如更新采集数据与上报事件的规则,就比较麻烦了。

如果我们为像浮标这样的采集装置设计一门DSL,让这些装置内置某种DSL引擎,这样变更采集和报警规则只需给装置远程传送一个极小数据量的规则文件即可完成升级,采集装置将按照新规则上报数据和事件。

好了,领域背景介绍完了,下面我们就来为气象学家们分忧,帮助他们设计一门DSL语言,用于“指挥”像浮标这样的数据收集装置按照气象学家们设定的规则上报数据与事件。

三. DSL语言的语法样例

我们先来构思一下这门DSL的语法。什么样的DSL是好DSL?没有固定的评价标准。

  • 自然语言 vs. 编程语言

有人说DSL是给领域专家用的,应该更贴近自然语言一些,但实际情况是DSL更多还是开发人员/测试人员去写,或有开发经验的领域专家使用。所以在《领域特定语言》一书的第二章末尾,Martin Fowler给出关于DSL的特别警示:不要试图让DSL读起来像自然语言。牢记,DSL是一种程序设计语言

使用DSL更像是在编程,而不是写小说。同自然语言相比,像DSL这样的程序设计语言的目标是简洁、清晰与精确

  • 一门大的DSL vs. 多门小的DSL

DSL正如其名,是领域相关的。绝大多数DSL都是非常简单、非常小的“编程语言”,比如一个算术表达式求值语言,再比如DSL一书中格兰特小姐的控制器状态机等。

但DSL始终存在演化成庞然大物-一门图灵完备的通用编程语言的风险,这个是要极力避免的。那么怎么识别这种风险呢?Martin Fowler告诉我们:如果一个系统整体都是用一门DSL实现的,那么这门DSL就成为了事实上的通用编程语言了。更佳的作法是切分领域,为不同领域构建不同的DSL,而不要构建一门DSL用于所有领域

好了,到这里我们先了解一下虚构例子的领域需求,我们需要为这样的一个无人值守的海洋浮标设备设计一门DSL,DSL可用于描述采集设备数据采集与上报的规则。

科学家们对设备的采集能力描述如下:

  • 可通过传感器周期性(默认间隔一分钟)获取所在坐标位置的大气温度、水温、水流速、盐度、….等物理指标;
  • 可对传感器实时获取到的各种物理指标信息进行一元运算(向下取整、向上取整、绝对值)、算术运算(加减乘除取模)、关系运算(大于、小于…)、逻辑运算(与、或) ,构造混合这些运算的条件,当条件为真时,上报指定的物理指标信息;
  • 可结合采集设备缓存的历史时刻数据(缓存能力有限,最大300分钟,即300条数据)进行综合条件判定,这里将其定义为窗口计算,判定策略包括:都不满足、全部满足和至少一项满足。

面对这样的需求,我们怎么定义DSL的语法呢?外部DSL的语法设计往往会受到设计者对以往的编程语言的使用经验的影响。很多开发人员都会从自己熟悉的编程语言的语法中“借鉴”一些语法元素来构成自己的DSL。下面是我设计的一组语法样例:

r0001: Each { || $speed > 30 } => ("speed", "temperature", "salinity");

r0002: None { |,30| $temperature > 5 } => ("speed", "temperature", "salinity");

r0003: None { |3,| $temperature > 10 } => ("speed", "temperature", "salinity");

r0004: Any { |11,30| ($speed < 5) and ($temperature < 2) and (roundUp($salinity) < 600) } => ("speed", "temperature", "salinity");

r0005: Each { |,| (($speed < 5) and (($temperature + 1) < 10)) or ((roundDown($speed) <= 10) and (roundUp($salinity) >= 500))} => ();

到这里,一些童鞋会惊讶到DSL的简单,没错!就像前面所说的,DSL就应该简单、清晰和表意精确

下面我来对上面的语法样例做个简单说明:

  • 一条规则占用一行,以ruleID开头,以分号结尾;
  • ruleID与rule body之间通过冒号分隔;
  • rule body借鉴了Ruby语言中的迭代器语法:
#!/usr/bin/ruby

a = [1,2,3,4,5]
b = Array.new
b = a.collect{ |x| x <= 4 }
puts b

输出:

true
true
true
true
false

在上面ruby的这种迭代器语法中,collect迭代器会将迭代数组a中每个元素,并针对每个元素进行x <= 4的求值,求值结果存储在b中对应的元素位置上。我借鉴了这种形式的语法,形成支持窗口计算和表达式求值的语法。以下面语法为例:

r0001: Each { |1,5| $speed > 30 } => ("speed", "temperature", "salinity");

这个规则的含义是:当窗口数据,从第1项到第5项数据中的speed指标都大于30时,输出并上报当前最新的speed、temperature和salinity指标数据。

Each是对窗口满足策略的判定,Each表示窗口数据中每一项都符合后面的条件表达式;其他两个判定词是None和Any,None表示窗口数据中没有一项满足后面的条件表达式;Any表示窗口数据中有一项满足后面的条件表达式即可。

Each后面的大括号中放置了窗口范围以及条件表达式。

两个竖线表示要参与求值的窗口数据,窗口表示的标准形式为|low, high|,low和high是下标值(下标从1开始),表示的窗口范围为:[low, high]。当省略low时,比如:|, high|表示的窗口范围为|1, high|;当low与high相同时,比如:|n, n|表示只有下标为n这一个元素参与后续求值;当省略high时,比如:|low, |表示窗口范围为|low, max|,其中max为默认设置的窗口的大小;当low与high都省略,但保留逗号时,比如:|,|,表示窗口中所有数据;当low与high都省略,逗号也省略时,比如:||,则表示|1,1|,即窗口中最新的那条数据。这种设计也部分借鉴了Go的切片下标的语法。

窗口后面条件表达式的求值结果要么为true,要么为false。其支持的运算符可以参考r0005规则。物理指标用$+指标名字表示,比如$speed。

当整个规则求值结果为真时,输出窗口中最新数据的speed、temperature和salinity这三个指标。如果最后输出指标的元组为空,则代表输出所有指标。

好了,大致确定了DSL语法后,我们就来根据语法样例编写对应ANTLR文法。

四. 为DSL编写ANTLR文法

在之前的文章中,我们也提到过,ANTLR文法规则存储在以.g4为后缀的文件中,文件名要与文件内的grammar关键字后面的名字保持一致,比如我们的文件名为Tdat.g4,那么该文件中grammar后面也必须是Tdat:

// the grammar for tdat RuleEngine
grammar Tdat;

注意:如果生成的解析器的目标语言为Go,那么ANTLR文法文件名必须要大写,否则生成的一些重要的结构无法被导出。

每个ANTLR文法文件都需要一个起始语法解析规则(parser rule),在Tdat.g4中,我们的起始规则为prog:

// the first parser rule, also the first rule of RuleEngine grammar
// prog is a sequence of rule lines.

prog
    : ruleLine+
    ;

正如prog规则的注释那样,一个采集装置的完整规则文件是由一组(至少包含一条)规则行(ruleLine)组成。而每个ruleLine的组成模式也非常固定:

ruleLine
    : ruleID ':' enumerableFunc '{' windowsRange conditionExpr '}' '=>' result ';'
    ;

大家可以对照着前面语法样例来理解ruleLine这个规则。接下来我们自顶向下(从左向右)的将各个组成部分的规则逐一定义就好了。先来看ruleID这个最简单的规则:

  • ruleID就是以字母开头,由数字与数字组成的文本:
ruleID
    : ID
    ;

// the first char of ID must be a letter
ID
    : ID_LETTER (ID_LETTER | DIGIT)*
    ;

fragment
ID_LETTER
    : 'a'..'z'|'A'..'Z'|'_'  // [a-zA-Z_]
    ;

fragment
DIGIT
    : [0-9]  // match single digit
    ;

像ID这样的词法规则,大家其实无需自己去从头编写,《ANTLR 4权威指南》antlr/grammar-v4中有大量样例可供参考。

  • enumerableFunc就是窗口判定策略,这里直接将Each、None和Any定为语言的关键字了:
enumerableFunc
    : 'Each'
    | 'None'
    | 'Any'
    ;
  • windowsRange是窗口规则,它有两个候选产生式:
windowsRange
    : '|' INT? '|'          #WindowsWithSingleOrZeroIndex
    | '|' INT? ',' INT? '|' #WindowsWithLowAndHighIndex
    ;

为了便于后续解析,这里用#为每个产生式起了一个名字,这样后续ANTLR在基于Tdat.g4生成Parser代码时,就会单独针对每个名字生成一对EnterXXX和ExitXXX(以listener模式下为例),便于我们解析。当然这里你还可以拆分的更细碎一些以进一步减少在处理Parser规则时自己写代码做判断的工作量。

  • conditionExpr是这里最复杂的parser规则,它的求值结果永远是true或false,因此我将其产生式规则定义如下:
conditionExpr
    : conditionExpr logicalOp conditionExpr
    | '(' conditionExpr ')'
    | primaryExpr comparisonOp primaryExpr
    ;

我们看到:conditionExpr规则有三个候选产生式,它可以是带括号的自身,支持自身通过逻辑操作符(and和or)的运算,也可以是经由比较操作符计算(比如>、<等)的普通表达式(primaryExpr)。

而普通表达式(primaryExpr)同样可以是带括号的自身,可以是经由算术运算符(比如:加减乘除等)计算的普通表达式,可以是单一的指标(METRIC),可以是经由一元内置函数(比如:roundUp、abs等)计算的普通表达式,当然也可以仅仅是一个字面值(literal)。literal字面值支持整型、浮点(非科学记数法表示形式)和字符串(双引号括起的文本):

primaryExpr
    : '(' primaryExpr ')'                  #BracketExprInPrimaryExpr
    | primaryExpr arithmeticOp primaryExpr #ArithmeticExprInPrimaryExpr
    | METRIC                               #MetricInPrimaryExpr
    | builtin '(' primaryExpr ')'          #BuildinExprInPrimaryExpr
    | literal                              #RightLiteralInPrimaryExpr
    ;

arithmeticOp
    : '+'
    | '-'
    | '*'
    | '/'
    | '%'
    ;

builtin
    : 'roundUp'
    | 'roundDown'
    | 'abs'
    ;

logicalOp
    : 'or'
    | 'and'
    ;

comparisonOp
    : '<'
    | '>'
    | '<='
    | '>='
    | '=='
    | '!='
    ;

METRIC
    : '$' ID // match $speed
    ;

INT
    : DIGIT+
    ;

FLOAT
    : DIGIT+ '.' DIGIT* // match 1. 39. 3.14159 etc...
    | '.' DIGIT+        // match .1 .14159
    ;

STRING
    : '"' (ESC|.)*? '"'
    ;
  • result规则定义了声明输出指标的形式,它是一个小括号表示的元组,指标间用逗号分隔,如果元组为空,则表示输出所有指标。
result
    : '(' STRING (',' STRING)* ')' # ResultWithElements
    | '(' ')'                      # ResultWithoutElements
    ;

好了,到这里针对这门DSL的ANTLR文法也编写完了。

五. 小结

在这一篇中,我们了解了开发一门DSL的基本流程,我们以一门为气象科学家打造的DSL为示例,和大家一起为该DSL设计了语法样例,并用ANTLR4的文法规则定义了这门DSL。

那么这个文法是否能被ANTLR正确解析并生成目标代码?通过这个文法能否正确识别出前面我们给出的语法样例呢?在下一篇“文法验证”中我将给大家揭晓答案。

本文中涉及的代码可以在这里下载 – https://github.com/bigwhite/experiments/tree/master/antlr/tdat 。


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