手寫編程語言-實現運算符重載
作者：crossoverJie
運算符重載其實并不是一個常用的功能；因為會改變運算符的語義，比如明明是加法卻在重載函數中寫為減法。這會使得代碼閱讀起來困難，但在某些情況下我們又非常希望語言本身能支持運算符重載。
前言
先帶來日常的 GScript 更新：新增了可變參數的特性，語法如下：
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);
得益于可變參數，所以新增了格式化字符串的內置函數：
//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){}
下面重點看看 GScript 所支持的運算符重載是如何實現的。
使用
運算符重載其實也是多態的一種表現形式，我們可以重寫運算符的重載函數，從而改變他們的計算規則。
println(100+2*2);
以這段代碼的運算符為例，輸出的結果自然是：104.
但如果我們是對兩個對象進行計算呢，舉個例子:
class Person{
int age;
Person(int a){
age = a;
}
}
Person p1 = Person(10);
Person p2 = Person(20);
Person p3 = p1+p2;
這樣的寫法在 Java/Go 中都會報編譯錯誤，這是因為他們兩者都不支持運算符重載；
但 Python/C# 是支持的，相比之下我覺得 C# 的實現方式更符合 GScript 語法，所以參考 C# 實現了以下的語法規則。
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);
有幾個硬性條件：
- 函數名必須是operator
- 名稱后跟上運算符即可。
目前支持的運算符有：+-*/ == != < <= > >=
實現
以前在使用 Python 運算符重載時就有想過它是如何實現的？但沒有深究，這次借著自己實現相關功能從而需要深入理解。
其中重點就為兩步：
- 編譯期間：記錄所有的重載函數和運算符的關系。
- 運行期：根據當前的運算找到聲明的函數，直接運行即可。
第一步的重點是掃描所有的重載函數，將重載函數與運算符存放起來，需要關注的是函數的返回值與運算符類型。
// OpOverload 重載符
type OpOverload struct {
function *Func
tokenType int
}
// 運算符重載自定義函數
opOverloads []*symbol.OpOverload
在編譯器中使用一個切片存放。
而在運行期中當兩個入參類型相同時，則需要查找重載函數。
// GetOpFunction 獲取運算符重載函數
// 通過返回值以及運算符號(+-*/) 匹配重載函數
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
}
查找方式就是通過編譯期存放的數據進行匹配，拿到重載函數后自動調用便實現了重載。
感興趣的朋友可以查看相關代碼：
- 編譯期：https://github.com/crossoverJie/gscript/blob/ae729ce7d4cf39fe115121993fcd2222716755e5/resolver/type_scope_resolver.go#L127
- 運行期：https://github.com/crossoverJie/gscript/blob/499236af549be47ff827c6d55de1fc8e5600b9b3/visitor.go#L387
總結
運算符重載其實并不是一個常用的功能；因為會改變運算符的語義，比如明明是加法卻在重載函數中寫為減法。
這會使得代碼閱讀起來困難，但在某些情況下我們又非常希望語言本身能支持運算符重載。
比如在 Go 中常用的一個第三方精度庫decimal.Decimal，進行運算時只能使用 d1.Add(d2) 這樣的函數，當運算復雜時：
a5 = (a1.Add(a2).Add(a3)).Mul(a4);
a5 = (a1+a2+a3)*a4;
就不如下面這種直觀，所以有利有弊吧，多一個選項總不是壞事。
責任編輯：武曉燕
來源：
crossoverJie
