为脚本语言平反-JavaScript篇（2）

aimingoo Javascript, 语言, 正则表达式, 编程, 脚本

上一篇：为脚本语言平反-JavaScript篇（1）

（书接上回，开讲！）

一、QoBean的元编程框架

现在开讲“DSL in JavaScript，with QoBean’s meta programming framework”。先说说QoBean的元编程框架。这是一个仅仅100来行的小小框架，里面有几个关键函数是我们在讲DSL时要用到的：

  1. Weave(where, code)：表示对于一个函数f，在指定where的位置，替换成代码code。如果where是正则表达式，则code中可以使用获取匹配；如果where是字符串，则表明将第一个查找到的该字符串替换成code。
  2. Block(func, tag)：对函数func（或直接是它的代码文本）进行结构分析。tag标志为['body', 'param', 'name']之一时，返回该函数源代码相应位置的一个字符串；tag标志为’scope’时，返回一个字符串str，用eval(str)可以在当前位置生成一个新的、具有该代码上下文位置上的闭包的函数；tag标志为’anonymous’时，直接返回一个函数，但该函数是全局函数。对于tag是['scope','anonymous']之一的情况，所得到的新函数是传入参数func的一个完全相同的副本，只是新函数所在的闭包位置不同。
  3. Unique(obj)：生成obj对象的一个唯一化的实例。新实例obj2具有原obj对象的全部属性，但修改新对象obj2的成员时，不会影响到原obj对象。这个过程，与Block(func, tag)调用时，tag为['scope','anonymous']之一的情况有类似之处：都是生成一个新的复制，不同的是Block针对函数，Unique针对对象。
  4. Scope(obj, func)：使函数func（或直接是它的代码文本）执行在obj的对象闭包中。当func执行在obj的闭包中之后，func所访问到的变量名，即是obj的属性；func访问到的函数名，即是obj的方法。
  5. Owner(obj, func)：使函数func（或直接是它的代码文本）执行在以obj为this对象的环境中。在JS中，当一个函数执行时，this关键字要么指向全局的window对象（func是普通函数）；要么指向方法所属的对象实例（func是对象方法）。Owner()函数用于改变这种关系，使得函数func在执行时，this关键字总是指向obj。——一般来说，这个功能在其它的JS框架中被实现为Function.prototype.bind()。

QoBean的元编程系统中还有一些其它的函数，但对于我们讲DSL不关键，所以先不讨论。除了上述讨论的函数之外，我们在DSL部分不会用到其它的任何函数，也不会用到某种JavaScript引擎的独特功能——甚至不会用到arguments.caller。所以，我们在这里实现的DSL，可以跑在ECMS Script标准中的任何一个JavaScript引擎之中。

最后综述一下上面的五个函数。他们其实对于Meta Programming有着特殊的含义。

  1. Block()，其实是一个简单的Parser。他能够快速分析一个代码文本块，以使重新组织它。相当于我们在书写代码时的重构、改写。
  2. Unique()与Scope()是功能近似的函数，只是一个作用于函数，一个作用于对象。作用是得到一个复制，相当于我们书写代码时的ctrl + C操作。
  3. Scope()与Owner()也是功能近似的函数，前者用于改变代码的上下文，相当于书写代码时移动一段代码（例如把局部函数变成全局公共的），有点类似于ctrl+V操作；后者用于改变代码（作为对象方法时）的属主，相当于基类中的方法，或重构，或范型等等。

我们注意到，上面几个函数，事实上模拟了我们书写代码时的很多行为。在前面讲到过的文章中，我说到过“那么QoBean如何定义‘元语言’呢？QoBean对此有两项解释”：

  • 元语言定义程序(program)的基础元素：算法与数据结构
  • 元语言说明编程(programming)的基本方法：代码的组织形式

这里的五个函数，就是第二项解释中的“编程（书写程序）的基本方法”的抽象、实现。

二、DSL的基本设计

现在我们来考虑一个“通用DSL”应该是什么样子，也就是如何设计它的问题。

首先，它是一种语言——这很废话对吧？哈哈。其实不是，这是一个语言，表明它应该有语法、语义、语用的问题。语法就意味着需要一个解析器（parser）；语义就意味着对于语言中的关键字要有功能实现，即要有执行器（evaluator）；语用，就意味着说相同的话——相同的代码文本，在不同的环境下效果未必一致，所以也就意味着要有环境（environment）设定，亦即是“上下文相关文法”或“上下文无关文法”的问题。

这三个方面的问题有点令人挠头，但用个类比，就挺简单的。例如说“吃饭了吗”这句话，首先就包括汉语语法的问题，例如省略主语、疑问句和主谓结构等等。所以，我们可以改变一种新语法来陈述它，例如“饭，吃了吗”，或“吃了吗，饭”。这些，只是语法上的变化。说话的、写程序的人，先约定一种规则，然后按这个规则来理解它，就行了。

那么语用呢？或者说所谓的“上下文相关/无关”是什么意思呢？同样的，上面这句话，如果是早晨我跟你碰面在公司楼下，我问这句话的意义，跟说“Hello”，或者“今天天气不错”其实差不多，只是个问候语。但如果是朱镕基同学在汶川问某个老乡，那可就真是问“有饭吃没”。话是一样的话，语法是一样的语法，放在不同的环境中，语义上是有差别的。这个，就是语用学讨论的问题。我们用的计算机很笨，没有人那么复杂的思维能力，所以一般来说，要求我们设计的语言是“上下文无关的”，以便于将来开发出来一个机器人，你问“吃饭没”，他真的能回答你“电能充足”，而不是做泪流满面状。

所以，回到DSL的设计上来。所谓一个语言，也就是“通过某种规则来解析(parser)一段文本，将它执行(evaluator)在某个上下文环境（environment）”中。这个体系中，有一个东西是不变的，也就parser/evaluator/environment的关系。所以，一个新的dsl语言的产生过程，可以描述成这样的一个模式：

dsl = DSL(environment, evaluator, parser)

而这个语言执行——或说是讲述、表达、运行、生效——起来，则可以描述成下面这样一个模式：

information = dsl(...)

至于这个语言的规则部分，是parser负责的；表述效果部分，是evaluator负责的。而要让JavaScript DSL对这个新的dsl起来“维护”作用的，应该是对语境的（语用的）设定——简单的说，我们要帮助新的语言管理上下文环境，其它的则由“创建语言”的人来做。

三、DSL的基本实现

由于在

dsl = DSL(environment, evaluator, parser)

中，dsl最终是需要有调用能力的（表达成”dls(…)”的形式。所以

  1. DSL函数应该返回一个函数，并且它被执行在environment环境中；
  2. 考虑到dsl应该与JavaScript的环境无关，它的this对象应该指向environment而非window。
    而上述两件事情，在QoBean meta programming中用两个函数来实现，即：
function DSL(environment, evaluator, parser) {
  var dsl = Scope(environment,  ...);
  return Owner(environment, dsl);
}

OK. 这个结构基本就完成了。但是还有个问题，就是上面Scope()调用中的“…”，他表明我们要在environment中执行代码的内容和方法。如何执行呢？简单的说，就是“先分析输入的代码，然后调用执行器执行它”。要实现这两个步骤，我们可以：

  1. 把它连在一起，
  2. 放在environment中去run一下。
    就好了。这个“连在一起”的事情，就是Weave()函数能做的。

所以完整的DSL()函数的代码是下面这样：

function DSL(environment, evaluator, parser) {
  var dsl = Scope(environment, Weave.call(evaluator, /^/, Block(parser, 'body')+'/n/n'));
   return Owner(environment, dsl);
}

其中的Weave()调用表明：

  1. 将parser()函数的body部分，放到evaluator()函数的开始部分之前执行；
  2. 将上述的结果（代码文本），放在environment的scope闭包中执行。

OK。我们的“通用DSL语言生成器”就做完了。它只有两行代码。

四、示例

这样的一个示例其实很简单。比如说我们想要有一种语言，它具有如下的性质：

  1. 可以调用一些函数；
  2. 可以访问一些预定义的值；
  3. （为了方便），我们假定它跟JavaScript的基本语法是一样的。

我们简单的用DSL来实现一下它，以便对这个QoBean’s DSL framework有个概要认识。它还相当不完善，下一段落里，我们再来补全这个DSL系统。

实现上面的这个小小的语言的方案是：

// 1. 声明一个环境对象
Env = {
  language: ‘langg’,
  max: 100,
  min: -3,
  calc: function(adj) {
    return adj * 2
  },
  show: function(msg) {
    alert(msg)
  }
}
// 2. 基本的执行器
function myeval(source) {
  return eval(source);
}
// 3. 基本的解析器
function myparser(source){
    source = Block(source);
}
// 4. 构建一个新的dsl
myenv = Unique(Env);
dsl = DSL(myenv, myeval, myparser);

// 5. 执行一下下？
dsl(function() {
  show(min+max);
  show(calc(min+max));
});

OK。结果出来了，显示97、194两个值。对于dsl()后面执行的代码来说，环境environment为他们准备了min/max/show/calc这四个标识符；myeval()提供了执行能力；myparser()则用于将dsl()调用传入的函数中的代码块取出来——之所以传入一个函数，是这样一来，就可以省了一个“语法分析器”（能当函数传入，当然是能通过JavaScript的语法分析过程的）。

先到这里，吃饭去也。下午来继续扩充这个过程，然后我们就知道一个完整的……相当完整的DSL()实现……其实也并不复杂了。

下一篇：
为脚本语言平反-JavaScript篇（3）