中文编程是件很有意思的事情，通过基于AST的编译方法，可以让我们实现一种中文编程语言。本期Robust主要聊一聊AST，顺带把基于AST的编译实现过程，以及以中文编程为例子，聊一聊AST的一些用法，让你在工作中，遇到一些特殊语法时，可以快速建立自己的解决方法。
勘误：本期是22期，音频中说成21期。
补充：AST可用于正式线上环境，不仅限于编译器阶段。比如我音频中提到，我用AST完成模板渲染，就是在生产环境使用，否则就没有意义了。
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内容大纲
如果一等于一，那么显示“成功”。
人有一双眼睛，我是人。如果我有一双眼睛，那么显示“成功”。
我的名字是“否子戈”。我的学号是141446。显示“我的名字和学号分别是「我的名字」、「我的学号」”。显示我的全部信息。如果我的学号是偶数，那么显示我的名字。
1. 简易编程的共性
- 定义语句：什么是什么，什么属于什么，什么有什么，什么的什么是什么
- 条件语句：如果...那么
- 逻辑语句：不仅...而且，既是……又是，和，或，不是，不会
- 循环语句：？从0到10依次执行，循环5次，一直循环直到我的年龄为12
- 运算语句：1加1，100除50，2的6次方
- 函数语句：我会唱歌：树上的鸟儿成双对。我唱歌。
2. 抽象语法树（Abstract syntax tree）
源代码的语法结构的抽象树状表示。源代码就是一串字符串，该字符串是一种语法结构，既然是结构，那么就可以通过某种形式进行表示，而AST就是其中的一种表示方法，它的特点是将语法结构抽象成一个树状的数据结构，在js中就是一个树状的对象结构。
3. 怎么得到AST
一般分为两步，第一步是通过一个tokenizer方法，遍历原始字符串得到一个一维数组，这个一维数组称为tokens。第二步是通过一个parser方法，遍历tokens得到一个树状结构的对象，这个对象被称为ast。
4. tokenizer方法
本质上，就是如何去切割字符串。首先，我们要定义自己的语法，去寻找语法中的关键字。比如，我们定义「如果一等于一，那么显示“成功”。」这句话的内在逻辑，实际上是通过“如果”“等于”“那么”“显示”以及双引号和句尾的句号表示的。每一个关键字，都有一个自己的类型，由被拆分之后得到的字符串段和每个段自己的类型组成的数组，就是tokens。所以「如果一等于一，那么显示“成功”。」的tokens就是【（“条件”，“如果”），（“数字”，“一”），（“判断”，“等于”），（“数字”，“一”），（“符号”，“，”），（“结果”，“那么”），（“命令”，“显示”），（“文本”，”成功“），（”符号“，”。“）】
具体怎么做呢？随便怎么都可以，只要你得到正确预期的结果就行。
5. parser方法
和tokenizer非常像，也是在遍历过程中，逐渐生成和组合出一个树状的数据结构。在遍历一开始，生成一个根节点，一般该节点的类型叫Program，并用一个body属性存放所有内部节点。根据碰到的token类型，创建一个节点node，或将该token的值作为当前节点的内容之一。总而言之，和tokens单纯的一个数组不同，parser遍历过程中生成的ast是有嵌套结构的，比如一个函数或一个语句块，它本身是一个节点，它的内容是节点的内容，而内容又是由多个平行节点，以及它们的子节点组成。
6. AST转换
得到AST之后，我们就得到了关于一段代码的抽象语法结构。但是，这段抽象语法结构必须要成为可以被计算机识别的代码，才可以在计算机中运行，那具体怎么做呢？我们可以把它转化为其他可以直接运行的编程语言之后，再以其他编程语言直接运行，比如转化为js语言在浏览器中直接运行，或者python在机器上运行，当然，还可以有其他选择，比如直接转化为计算机指令运行，或者转化为c等语言，再编译后得到字节码运行。
怎么才能将上面的AST转化为其他语言运行呢？也分两步：AST转换，代码生成。
AST转换就是将当前的AST转换为另外一个AST。经过转换后，可以方便的生成另外一种编程语言。比如，上面的中文文本中的如果……那么结构，我们可以转化到shell脚本运行，而shell中表示如果……那么的语句是 if...then...fi 语句，所以，我们要将基于中文的这个AST转换为方便生成shell语句的ast。
7. 生成代码
在经过AST转化之后，得到一个新ast，而这个新ast，是比较方便新代码生成的ast。什么样才方便生成新代码呢？生成新代码的过程，实际上也是一个遍历过程，在遍历过程中，不断组合成新代码的字符串。遍历结束的时候，就是新代码字符串完成出现的时候。而由于ast是一个树状结构，遍历树的方法也很简单，所以，拼接字符串而已。
8. 提供修改ast的接口
基于ast的js转化工具babel，提供了插件能力。它的插件主要是对已经解析好的es ast进行调整。同样的道理，我们一般会在这个过程中，提供一种让开发者调整ast的接口。
通过这种调整，开发者可以控制最终输出的代码。比如调整代码输出的顺序，只需要改变ast中节点的顺序即可。
但是你会发现，要通过babel支持新语法则比较麻烦。比如，我们要支持一个@@的语法，非常麻烦，我们需要克隆babel的代码，然后自己去修改babel解析器中的逻辑，才能完成这个语法添加。这是因为，babel并没有直接提供tokenizer和parser的接口。
9. 编译器
这样我们就发明了一门新编程语言，用中文来编程。虽然它的能力还比较弱，只支持简单的加减乘除，但是，你会发现用中文写代码，比英文写代码代码量更少，且表达更准确。
10. AST还能干什么？
我在腾讯内完成了一个从模板到界面的功能，我让客户按照我提供的特定标识进行模板撰写，而这样撰写出来的模板实际上就是有语法的文本。借助ast，这些模板被解析为特定的ast，而利用这个ast，我做了3件事：1）语法高亮，客户写模板时，有颜色提示；2）实时预览，客户写模板时，可以实时看到模板解析为表单后的界面效果；3）生成表单，ast和react结合，直接生成表单。
总而言之，AST可以帮你把一个符合某种语法的字符串，转化为计算机系统中其他任意表现形式的目标。
2020-12-20 2526
