笔记 - C#从头开始构建编译器 - 2

视频与PR：https://github.com/terrajobst/minsk/blob/master/docs/episode-02.md

作者是 Immo Landwerth（https://twitter.com/terrajobst），微软 .NET 团队的项目经理。

这一集的主要内容：

1.添加 Binder，充当语义分析作用。

Binder 基于 SyntaxTree，大体上 SyntaxKind.XXX_Expression => Bind_XXX_Expression。

在 SyntaxTree 中，运算符只是个枚举值（即也就只是个符号），而在 Binder 中必须赋予更加具体的语义。

比如：

> SyntaxKind.PlusToken => BoundBinaryOperatorKind.Addition （“+”代表累加）

> SyntaxKind.AmpersandAmpersandToken => BoundBinaryOperatorKind.LogicalAnd（“&&”代表逻辑与）

在 Binder 中，运算符有更加宽泛的含义，如果是二元运算符，必须可以获取其符号的 SyntaxKind、BoundBinaryOperatorKind、LeftType、RightType、ResultType。计算结果的类型代表了该二元表达式的类型。

以 BoundBinaryOperator 作为具体实现：

using System;

using Minsk.CodeAnalysis.Syntax;

namespace Minsk.CodeAnalysis.Binding
{
    internal sealed class BoundBinaryOperator
    {
        private BoundBinaryOperator(SyntaxKind syntaxKind, BoundBinaryOperatorKind kind, Type type)
            : this(syntaxKind, kind, type, type, type)
        {

        }

        private BoundBinaryOperator(SyntaxKind syntaxKind, BoundBinaryOperatorKind kind, Type operandType, Type resultType)
            : this(syntaxKind, kind, operandType, operandType, resultType)
        {

        }

        private BoundBinaryOperator(SyntaxKind syntaxKind, BoundBinaryOperatorKind kind, Type leftType, Type rightType, Type resultType)
        {
            SyntaxKind = syntaxKind;
            Kind = kind;
            LeftType = leftType;
            RightType = rightType;
            Type = resultType;
        }

        public SyntaxKind SyntaxKind { get; }
        public BoundBinaryOperatorKind Kind { get; }
        public Type LeftType { get; }
        public Type RightType { get; }
        public Type Type { get; }

        private static BoundBinaryOperator[] _operators =
        {
            new BoundBinaryOperator(SyntaxKind.PlusToken, BoundBinaryOperatorKind.Addition, typeof(int)),
            new BoundBinaryOperator(SyntaxKind.MinusToekn, BoundBinaryOperatorKind.Subtraction, typeof(int)),
            new BoundBinaryOperator(SyntaxKind.StarToken, BoundBinaryOperatorKind.Multiplication, typeof(int)),
            new BoundBinaryOperator(SyntaxKind.SlashToken, BoundBinaryOperatorKind.Division, typeof(int)),
            new BoundBinaryOperator(SyntaxKind.EqualsEqualsToken, BoundBinaryOperatorKind.Equals, typeof(int), typeof(bool)),
            new BoundBinaryOperator(SyntaxKind.BangEqualsToken, BoundBinaryOperatorKind.NotEquals, typeof(int), typeof(bool)),

            new BoundBinaryOperator(SyntaxKind.AmpersandAmpersandToken, BoundBinaryOperatorKind.LogicalAnd, typeof(bool)),
            new BoundBinaryOperator(SyntaxKind.PipePipeToken, BoundBinaryOperatorKind.LogicalOr, typeof(bool)),
            new BoundBinaryOperator(SyntaxKind.EqualsEqualsToken, BoundBinaryOperatorKind.Equals, typeof(bool)),
            new BoundBinaryOperator(SyntaxKind.BangEqualsToken, BoundBinaryOperatorKind.NotEquals, typeof(bool)),
        };


        public static BoundBinaryOperator Bind(SyntaxKind syntaxKind, Type leftType, Type rightType)
        {
            foreach (var op in _operators)
            {
                if (op.SyntaxKind == syntaxKind && op.LeftType == leftType && op.RightType == rightType)
                    return op;
            }

            return null;
        }
    }
}

以及 BoundBinaryExpression 的实现：

using System;

namespace Minsk.CodeAnalysis.Binding
{
    internal sealed class BoundBinaryExpression : BoundExpression
    {
        public BoundBinaryExpression(BoundExpression left, BoundBinaryOperator op, BoundExpression right)
        {
            Left = left;
            Op = op;
            Right = right;
        }

        public override Type Type => Op.Type;
        public override BoundNodeKind Kind => BoundNodeKind.BinaryExpression;
        public BoundExpression Left { get; }
        public BoundBinaryOperator Op { get; }
        public BoundExpression Right { get; }
    }
}

2.Evaluator 不再基于 SyntaxTree 求值，而是基于 Binder 求值。

3.优先级更加通用的做法。

namespace Minsk.CodeAnalysis.Syntax
{
    internal static class SyntaxFacts
    {
        public static int GetUnaryOperatorPrecedence(this SyntaxKind kind)
        {
            switch (kind)
            {
                case SyntaxKind.PlusToken:
                case SyntaxKind.MinusToekn:
                case SyntaxKind.BangToken:
                    return 6;

                default:
                    return 0;
            }
        }

        public static int GetBinaryOperatorPrecedence(this SyntaxKind kind)
        {
            switch (kind)
            {
                case SyntaxKind.StarToken:
                case SyntaxKind.SlashToken:
                    return 5;

                case SyntaxKind.PlusToken:
                case SyntaxKind.MinusToekn:
                    return 4;

                case SyntaxKind.EqualsEqualsToken:
                case SyntaxKind.BangEqualsToken:
                    return 3;

                case SyntaxKind.AmpersandAmpersandToken:
                    return 2;

                case SyntaxKind.PipePipeToken:
                    return 1;

                default:
                    return 0;
            }
        }

        internal static SyntaxKind GetKeyWordKind(string text)
        {
            switch (text)
            {
                case "true":
                    return SyntaxKind.TrueKeyword;
                case "false":
                    return SyntaxKind.FalseKeyword;
                default:
                    return SyntaxKind.IdentifierToken;
            }
        }
    }
}

结合优先级可以更加深刻理解递归下降分析的思路。

4.实现了 Boolean 类型，以及其他的运算符。

C#语言点：

1.扩展方法。将 this XXX 作为 static 函数的第一个成员，然后该函数成为 XXX 的成员函数。这也是一般意义上实现类成员函数的方法。

2.库函数

public static class Enumerable
{
    public static IEnumerable<TSource> Concat<TSource>(this IEnumerable<TSource> first, IEnumerable<TSource> second);
}

在System.Linq中，库为 Enumerable 扩展了很多方法，见第一点。

工具：

VS的代码转换技巧，比如快速对逻辑表达式取反、快速将 if 转为 switch。