手写编程语言-如何为 GScript 编写标准库

时间：2022-10-17 09:08:32

手写编程语言-如何为 GScript 编写标准库

最近 GScript 更新了 v0.0.11 版本，重点更新了：

  • Docker 运行环境
  • 新增了 byte 原始类型
  • 新增了一些字符串标准库 Strings/StringBuilder
  • 数组切片语法：int[] b = a[1: len(a)];

具体更新内容请看下文。

前言

前段时间发布了 GScript 的在线 playground，
手写编程语言-如何为 GScript 编写标准库

这是一个可以在线运行 GScript 脚本的网站，其本质原理是接收用户的输入源码从而在服务器上运行的服务；这简直就是后门大开的 XSS 攻击，为保住服务器我设置了运行 API 的后端服务的用户权限，这样可以避免执行一些恶意的请求。

但也避免不了一些用户执行了一些耗时操作，比如一个死循环、或者是我提供 demo 里的打印杨辉三角。
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这本质上是一个递归函数，当打印的三角层数过高时便会非常耗时，同时也非常消耗 CPU。

有几次我去检查服务器时发现了几个 CPU 过高的进程，基本上都是这样的耗时操作，不可避免的会影响到服务器的性能。

使用 Docker

为了解决这类问题，很自然的就能想到可以使用 Docker，所有的资源都和宿主机是隔离开的，无论怎么瞎折腾也不会影响到宿主机。

说干就干，最后修改了 API 执行脚本的地方：

    string fileName = d.unix("Asia/Shanghai") + "temp.gs" ;
    s.writeFile(fileName, body, 438);
    string pwd = s.getwd();
    // string res = s.command("gscript", fileName);
    string res = s.command("docker","run","--rm","-v", pwd+":/usr/src/gscript","-w","/usr/src/gscript", "crossoverjie/gscript","gscript", fileName);
    s.remove(fileName);
    r.body = res;
    r.ast = dumpAST(body);
    r.symbol=dumpSymbol(body);
    ctx.JSON(200, r);

主要修改的就是将直接执行的 GScript 命令修改为了调用 docker 执行。

但其实也还有改进空间，后续新增协程之后可以便可监控运行时间，超时后便会自动 kill 进程。

我也将该 Docker 上传到了 DockerHub，现在大家想在本地体验 GScript 的 REPL 时也只需要运行Docker 就能使用。

docker pull crossoverjie/gscript
docker run --rm -it  crossoverjie/gscript:latest gscript

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当然也可以执行用 Docker 执行 GScript 脚本：

docker run --rm -v $PWD:/usr/src/gscript -w /usr/src/gscript crossoverjie/gscript gscript {yourpath}/temp.gs

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编写 GScript 标准库

接下来重点聊聊 GScript 标准库的事情，其实编写标准库是一个费时费力的事情。
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现在编译器已经提供了一些可用的内置函数，借由这些内置函数写一些常见的工具类是完全没有问题的。

对写 GScript 标准库感谢的朋友可以当做一个参考，这里我打了一个样，先看下运行效果：

// 字符串工具类
StringBuilder b = StringBuilder();
b.writeString("10");
b.writeString("20");
int l = b.writeString("30");
string s = b.String();
printf("s:%s, len=%d ",s,l);
assertEqual(s,"102030");
byte[] b2 = toByteArray("40");
b.WriteBytes(b2);
s = b.String();
assertEqual(s,"10203040");
println(s);

// Strings 工具类
Strings s = Strings();
string[] elems = {"name=xxx","age=xx"};
string ret = s.join(elems, "&");
println(ret);
assertEqual(ret, "name=xxx&age=xx");

bool b = s.hasPrefix("http://www.xx.com", "http");
println(b);
assertEqual(b,true);
b = s.hasPrefix("http://www.xx.com", "https");
println(b);
assertEqual(b,false);

其中的实现源码基本上是借鉴了 Go 的标准库，先来看看 StringBuilder 的源码：

class StringBuilder{
    byte[] buf = [0]{};

    // append contents to buf, it returns the length of s
    int writeString(string s){
        byte[] temp = toByteArray(s);
        append(buf, temp);
        return len(temp);
    }
    
    // append b to buf, it returns the length of b.
    int WriteBytes(byte[] b){
        append(buf, b);
        return len(b);
    }

    // copies the buffer to a new.
    grow(int n){
        if (n > 0) {
            // when there is not enough space left.
            if (cap(buf) - len(buf) < n) {
                byte[] newBuf = [len(buf), 2*cap(buf)+n]{};
                copy(newBuf, buf);
                buf = newBuf;
            }
        }   
    }

    string String(){
        return toString(buf);
    }
}

主要就是借助了原始的数组类型以及 toByteArray/toString 字节数组和字符串的转换函数实现的。

class Strings{
    // concatenates the elements of its first argument to create a single string. The separator
    // string sep is placed between elements in the resulting string.
    string join(string[] elems, string sep){
        if (len(elems) == 0) {
            return "";
        }
        if (len(elems) == 1) {
            return elems[0];
        }
        
        byte[] bs = toByteArray(sep);
        int n = len(bs) * (len(elems) -1);
        for (int i=0; i < len(elems); i++) {
            string s = elems[i];
            byte[] bs = toByteArray(s);
            n = n + len(bs);
        }
        
        StringBuilder sb = StringBuilder();
        sb.grow(n);
        string first = elems[0];
        sb.writeString(first);

        string[] remain = elems[1:len(elems)];
        for(int i=0; i < len(remain); i++){
            sb.writeString(sep);
            string r = remain[i];
            sb.writeString(r);
        }
        return sb.String();

    }
    
    // tests whether the string s begins with prefix.
    bool hasPrefix(string s, string prefix){
        byte[] bs = toByteArray(s);
        byte[] bp = toByteArray(prefix);    
        return len(bs) >= len(bp) && toString(bs[0:len(bp)]) == prefix;
    }
}

Strings 工具类也是类似的，都是一些内置函数的组合运用；

在写标准库的过程中还会有额外收获，可以再次阅读一遍 Go 标准库的实现流程，换了一种语法实现出来，会加深对 Go 标准库的理解。

所以欢迎感兴趣的朋友向 GScript 贡献标准库，由于我个人精力有限，实现过程中可能会发现缺少某些内置函数或数据结构，这也没关系，反馈 issue 后我会尽快处理。

由于目前 GScript 还不支持包管理，所以新增的函数可以创建 Class 来实现，后续支持包或者是 namespace 之后直接将该 Class 迁移过去即可。

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