CPython 实现原理
  • README
  • 一、简介
    • 1.1 如何使用此书
    • 1.2 额外材料和学习资料
  • 二、获取 CPython 源码
    • 2.1 源代码里有什么?
  • 三、准备你的开发环境
    • 3.1 选IDE还是编辑器?
    • 3.2 安装Visual Studio
    • 3.3 安装Visual Studio Code
    • 3.4 安装JetBrains Clion
    • 3.5 安装Vim
    • 3.6 总结
  • 四、编译 CPython
    • 4.1 在 macOS 上编译 CPython
    • 4.2 在 Linux 上编译 CPython
    • 4.3 安装自定义版本
    • 4.4 make 快速入门
    • 4.5 CPython 的 make 目标
    • 4.6 在 Windows 上编译 CPython
    • 4.7 PGO 优化
    • 4.8 总结
  • 五、Python 语言和语法
    • 5.1 为什么 CPython 是用 C 语言而不是用 Python 语言来实现
    • 5.2 Python 语言规范
    • 5.3 分析器生成器
    • 5.4 重新生成语法
    • 5.5 总结
  • 六、配置和输入
    • 6.1 配置状态
    • 6.2 构建配置
    • 6.3 从输入构建模块
    • 6.4 总结
  • 七、基于语法树的词法分析和解析
    • 7.1 具象语法树生成器
    • 7.2 CPython 解析器-分词器
    • 7.3 抽象语法树
    • 7.4 要记住的术语
    • 7.5 一个示例:添加一个约等于比较运算法
    • 7.6 总结
  • 八、编译器
    • 8.1 相关源文件
    • 8.2 重要的专业术语
    • 8.3 实例化一个编译器
    • 8.4 未来标志和编译器标志
    • 8.5 符号表
    • 8.6 核心编译过程
    • 8.7 汇编
    • 8.8 创建一个 Code Object
    • 8.9 使用 Instaviz 展示 Code Object
    • 8.10 一个示例:实现约等于操作符
    • 8.11 总结
  • 九、求值循环
    • 9.1 构建线程状态
    • 9.2 构建帧对象
    • 9.3 帧的执行
    • 9.4 值栈
    • 9.5 例子:在列表中添加元素
    • 9.6 总结
  • 十、内存管理
    • 10.1 C 中的内存分配
    • 10.2 Python 内存管理系统设计
    • 10.3 CPython 内存分配器
  • 十一、并行和并发
    • 11.1 并行和并发模型
    • 11.2 进程的结构
    • 11.3 多进程并行
    • 11.4 多线程
    • 11.5 异步编程
    • 11.6 生成器
    • 11.7 协程
    • 11.8 异步生成器
    • 11.9 子解释器
    • 11.10 总结
  • 十二、对象和类型
    • 12.1 本章的例子
    • 12.2 内置类型
    • 12.3 对象和可变长度对象类型
    • 12.4 类型类
    • 12.5 布尔和整数类型
    • 12.6 Unicode 字符串类型
    • 12.7 字典类型
    • 12.8 总结
  • 十三、标准库
    • 13.1 Python 模块
    • 13.2 Python 和 C 模块
  • 十四、测试套件
    • 14.1 在 Windows 上运行测试套件
    • 14.2 在 Linux 或 MacOS 上运行测试套件
    • 14.3 测试标志
    • 14.4 运行特定测试
    • 14.5 测试模块
    • 14.6 测试工具
    • 14.7 总结
  • 十五、调试
  • 十六、基准测试、性能分析和追踪
  • 十七、下一步计划
    • 17.1 为 CPython 编写 C 扩展
    • 17.2 改进你的 Python 应用程序
    • 17.3 为 CPython 项目做贡献
    • 17.4 继续学习
  • 十八、附录
    • 18.1 C 预处理器
    • 18.2 基础 C 语法
    • 18.3 总结
  • 致谢
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  1. 七、基于语法树的词法分析和解析

7.1 具象语法树生成器

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Last updated 2 years ago

具象语法树(CST),有时被称为语法分析树(parse tree),是一种有序的有根树结构,其表示在上下文无关文法中的代码。

**分词器(tokenizer)和解析器(parser)**创建出 CST。你已经在“Python 语言和语法”章节中探索了解析器生成器。解析器生成器的输出是一张有限自动机(DFA)解析表,描述了上下文无关文法中的可能状态。

参见

Python 的原作者 Guido van Rossum 开发了一种上下文有关文法,用于 CPython 3.9 中,作为 LL(1)文法的替代方案,LL(1) 文法是 CPython 以前版本的文法。新文法被称为解析表达式文法(PEG)。

PEG 解析器在 Python 3.9 中可用。Python 3.10 将完全删除旧的 LL(1) 文法。

在“Python 语言和语法”章节中,你已经探索了一些表达式类型,如:if_stmt 和 with_stmt 。具象语法树将语法符号(如:if_stmt)作为分支,而单词和终结符号作为叶子节点。

比如:将算术表达式 “a + 1” 转换成具象语法树,如下图所示:

算术运算符在这里用三个分支来表示:左分支、操作符分支和右分支。

解析器迭代来自输入流的单词符号,并与语法中的可能状态和单词符号匹配,以构建 CST。

在上面具象语法树中展示的所有符号都已经被定义在 Grammar/Grammar 文件中:

而单词符号(token)被定义在 Grammar/Tokens 文件中:

Name 单词符号可以表示变量、函数、类或者是模块的名称。但 Python 的语法不支持 NAME 成为保留关键字之一,如:await 和 async 亦或者是数值及其他文字类型。

比如:你尝试定义一个为 1 的函数,Python 会抛出一个语法错误:

NUMBER 是一种特殊的单词符号类型,可以表示 Python 许多数值之一。Python 有一个特殊的数值语法,包含以下可能的数值:

  • 八进制值,如:0o20;

  • 十六进制值,如:0x10;

  • 二进制值,如:0b10000;

  • 复数,如:10j;

  • 浮点数,如:1.01;

  • 下划线作为逗号,如:1_000_000。

你可以通过 Python 中的 symbol 和 token 模块看到编译的符号和单词。