一種實(shí)現(xiàn)編程語言相互轉(zhuǎn)換的方法①

費(fèi)立國+顧衛(wèi)華+蔣和超

摘 要：伴隨著計算機(jī)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，成本和效率成為下一步前進(jìn)的制約因素。當(dāng)前多數(shù)計算機(jī)語言之間受到平臺的束縛而不能相互通信，或依賴于操作系統(tǒng)，或依賴于硬件，若要求平臺遷移或數(shù)據(jù)遷移，不僅給編程人員帶來很大的不便，更降低了開發(fā)的效率，使生產(chǎn)受到限制。XML語言由于本身的優(yōu)勢，能夠表示程序的結(jié)構(gòu)信息，所以考慮用XML語言表示程序結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)各種編程語言之間的轉(zhuǎn)換是可行的。

關(guān)鍵詞：編程語言 ?JavaCC ? 轉(zhuǎn)換 ? XML ?旅行者模式

中圖分類號：TP313 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（c）-0044-02

該文主要完成以下工作：選定某種編程語言相對應(yīng)的.jj和.jjt文件，利用JavaCC工具建立該語言的編譯器和抽象語法樹，并依據(jù)它對抽語法樹各節(jié)點(diǎn)類型添加語義動作和接受方法，建立抽象旅行者和具體旅行者，建立可以完成轉(zhuǎn)換的驅(qū)動程序，編譯后得到可執(zhí)行的轉(zhuǎn)換器。

1 應(yīng)用主要技術(shù)及原理簡介

（1） JavaCC簡介。

JavaCC英文全稱是（Java Compiler Compiler）是在擴(kuò)展了YACC的基礎(chǔ)上，使用Java語言開發(fā)的詞法語法分析器。

JavaCC主要有以下功能：

①JavaCC用來處理語法文件（jj）生成解析代碼。

②JJTree用來處理jjt文件，生成樹節(jié)點(diǎn)代碼和jj文件。

③JJDoc根據(jù)jj文件，生成文本本件（Html）。

（2）AST的基本結(jié)構(gòu)。

抽象語法樹（abstract syntax tree或者縮寫為AST），或者語法樹（syntax tree），是對編程語言源程序的語法結(jié)構(gòu)的一種樹形表示形式。語法樹上的每一個節(jié)點(diǎn)都代表了一種結(jié)構(gòu)。每個節(jié)點(diǎn)代表了一個非終終結(jié)符。每個具體的單詞（由此法分析得到的）都在一個葉子節(jié)點(diǎn)上。根據(jù)抽象語法樹的定義及規(guī)則，可以得到這個語句對應(yīng)的語法樹。

（3）XML語言簡介。

XML語言的全稱是Extensible Markup Language，中文為可擴(kuò)展標(biāo)記語言，它允許開發(fā)人員根據(jù)自己的需求定義標(biāo)簽，可以將標(biāo)簽和內(nèi)容有效的分離。XML更加看重于數(shù)據(jù)的存儲形式和傳輸方式，且具有簡單易用、可擴(kuò)展性強(qiáng)、數(shù)據(jù)與其組織形式相互分離等優(yōu)勢。

（4）旅行者模式簡介。

旅行者模式是作者根據(jù)本次研究經(jīng)驗(yàn)結(jié)合大量的實(shí)際操作過程提出的一種新的行為型設(shè)計模式，這種模式可以對某個對象中各個節(jié)點(diǎn)元素進(jìn)行不同的操作，可以在不改變各節(jié)點(diǎn)類的基礎(chǔ)上定義作用于這些元素的操作。

旅行者模式的特點(diǎn)：

旅行者模式把程序?qū)ο髴?yīng)用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與作用在這種結(jié)構(gòu)之上的操作相互分離開，使得操作不依賴于結(jié)構(gòu)。

旅行者模式更加適用于結(jié)構(gòu)相對固定但算法不穩(wěn)定的問題的解決。

旅行者模式的優(yōu)勢在于新添操作方便。

旅行者模式的基本原理：

得到元語言的AST后，進(jìn)一步對語法樹中的每個節(jié)點(diǎn)生成一個抽象類（節(jié)點(diǎn)是在元語言的.jjt文件中定義的），接下來定義一個旅行者接口，實(shí)現(xiàn)這個接口的不同旅行者可以根據(jù)自己的需求對語法樹中的各個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行操作，從而獲取所需的信息。一般抽象旅行者類都要有若干個具體旅行者子類來繼承，在所有的旅行者中都會有對應(yīng)的所有節(jié)點(diǎn)的方法，這樣選擇了某個旅行者，然后在該旅行者中找到具體的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行操作，就可以完成提取所需信息的任務(wù)。

2 從元語言到XML語言的轉(zhuǎn)換

該文以C語言為例向讀者介紹如何將C語言轉(zhuǎn)換成XML，至于其他編程語言到XML的轉(zhuǎn)換可按照此法仿照完成。

2.1 總體分析

（1）定義C語言語法的.jjt文件，通過JavaCC工具生成C語言對應(yīng)的抽象語法樹和C語言的編譯器。（2）添加相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)標(biāo)記和一定的規(guī)范。（3）通過旅行者模式對其進(jìn)行遍歷和提取所需的信息。

此過程所對應(yīng)的流程圖如圖1所示。

2.2 C語言到AST的實(shí)現(xiàn)

首先獲得相應(yīng)語言的.jjt文件。執(zhí)行.jjt文件會生成七個文件。我們對其中的simple1.java進(jìn)行編譯就可以獲得Simple1.jj所定義的語法的編譯器。如果我們對C語言的.jj文件進(jìn)行JavaCC操作就可以得到一個名為CParser.java的文件，對其進(jìn)行編譯就得到了C語言的編譯器。

2.3 旅行者模式設(shè)計

（1）設(shè)計旅行者模式。

訪問各個節(jié)點(diǎn)是通過旅行者實(shí)現(xiàn)的。添加旅行者的目的主要是為了從抽象語法樹到XML文件的轉(zhuǎn)換。為了便于以后的擴(kuò)展和深入，需要設(shè)計抽象旅行者接口和實(shí)現(xiàn)該接口的旅行者適配器。為了完成不同的操作，還需要許多具體的旅行者角色。

由于C語言的AST是由JavaCC工具自動生成的，C語言的.jjt文件定義了該語法樹的層次結(jié)構(gòu)，故不需設(shè)計樹的組織形式，只要設(shè)計旅行者模式，設(shè)計旅行者訪問語法樹的各個節(jié)點(diǎn)。

旅行者模式的設(shè)計中的角色作用見表1。

（2）創(chuàng)建旅行者。

針對AST中的各個節(jié)點(diǎn)來建立相對應(yīng)的旅行者。本實(shí)例是將所有節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的訪問者的travel方法在一個ToXmlTraveller類中實(shí)現(xiàn)，ToXmlTraveller類繼承了旅行者適配器，這樣就可以根據(jù)用戶的需求（需要旅行者訪問哪些節(jié)點(diǎn)）來對其travel方法編寫代碼，從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。

下面給出在旅行者中對ASTInitializer類型節(jié)點(diǎn)的travel方法，其他的不同節(jié)點(diǎn)的travel方法的編寫與此類似。

public Object travel（ASTInitializer node， Object data）{endprint

node.childrenAccept（traveller， element）;

return super.tarvel（node，data）;

}

當(dāng)旅行者訪問某一結(jié)點(diǎn)的時候，就要有接受者來響應(yīng)相應(yīng)的動作。接收者是根據(jù)整個程序在運(yùn)行時來匹配相應(yīng)的旅行者的，每個節(jié)點(diǎn)的接受方法類似。

下面給出在旅行者中ASTInitializer類型節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的接受方法：

public Object jjtAccept（CParser Traveller traveller，Object data）{

return traveller.travel（this， data）;

}

（3）創(chuàng)建轉(zhuǎn)換器。

至此，已經(jīng)建立了C語言轉(zhuǎn)為XML文檔的基礎(chǔ)架構(gòu)，下面還需要一個驅(qū)動程序來觸發(fā)整個程序的運(yùn)行。下面是部分代碼：

public static void main（String[] args）{

...

//解析器開始語法分析，生成待測程序的AST，并獲得TranslationUnit類型的根節(jié)點(diǎn)對象 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? TranslationUnit ast = cparser.TranslationUnit（）;

//生成traveller對象，調(diào)用travel方法訪問所有AST節(jié)點(diǎn)

ToXmlTraveller.traveller = new ToXmlTravellor（）;

//根節(jié)點(diǎn)接受旅行者

ast.jjtAccept（traveller，null）;

...//輸出轉(zhuǎn)換完成的信息}

驅(qū)動程序會根據(jù)filename這個源文件名開始生成AST文件，然后根據(jù)在各個節(jié)點(diǎn)中的travel所定義的方法來執(zhí)行相應(yīng)的動作，由jjtAccept來響應(yīng)動作，從而完成規(guī)定的功能。生成相應(yīng)的XML文件。

3 實(shí)例分析

（1）實(shí)例執(zhí)行。

下面用一個實(shí)例來說明如何將C語言程序轉(zhuǎn)為XML文檔。以源程序Test.c為例，演示生成XML文件的過程。

Test.c程序代碼如圖2所示：

#include

int main（void）

{

printf（“helloworld！”）;

return 0;

}

生成的XML文檔如圖2所示，文件轉(zhuǎn)換的速度是很快。用戶可以將源文件中想要的信息全部提出，只需在相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)處添加travel即可。生成的XML文檔結(jié)構(gòu)清晰，在對其進(jìn)行處理的時候可以定義其中的節(jié)點(diǎn)信息，從而為下一步將其轉(zhuǎn)換為其他編程語言打下了基礎(chǔ)。

4 從XML轉(zhuǎn)換為其他語言

由于該文重點(diǎn)在于將編程語言轉(zhuǎn)換為XML文件，所以在此只對于XML轉(zhuǎn)換為其他編程語言作簡要介紹，有這種需求的讀者可以按照此思路進(jìn)行深入研究。

XML文檔轉(zhuǎn)為其他編程語言，是將文檔按照匹配的XSLT（Extensible Stylesheet Language Transformation，擴(kuò)展樣式表轉(zhuǎn)換語言）轉(zhuǎn)化為特定語言。如圖3所示。

5 結(jié)語

該研究完成了編程語言之間相互轉(zhuǎn)換工作的前一部分，就是從某一編程語言到XML語言的轉(zhuǎn)換。其中是以C語言為例，從獲取.jj文件到最終生成XML文檔做了詳細(xì)的說明，其中也給出了每個過程的具體實(shí)現(xiàn)方法，至于其他語言轉(zhuǎn)換成XML語言可以參照C語言的方法實(shí)現(xiàn);而對于從XML文檔到編程語言的實(shí)現(xiàn)該文只是給出了大體的思路，并沒有具體的研究過程以及實(shí)現(xiàn)方式，有需要這可按本思路研究。

參考文獻(xiàn)

[1] Yves Savourel，著.XML國際化和本地化開發(fā)[M].李二勇，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[2] 王萬山.吉林大學(xué)碩士學(xué)術(shù)論文.從 Java語言到XML語言的轉(zhuǎn)換[D].吉林大學(xué)碩士學(xué)術(shù)論文.

[3] https：//javacc.dev.java.net/[EB/OL].endprint

node.childrenAccept（traveller， element）;

return super.tarvel（node，data）;

}

當(dāng)旅行者訪問某一結(jié)點(diǎn)的時候，就要有接受者來響應(yīng)相應(yīng)的動作。接收者是根據(jù)整個程序在運(yùn)行時來匹配相應(yīng)的旅行者的，每個節(jié)點(diǎn)的接受方法類似。

下面給出在旅行者中ASTInitializer類型節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的接受方法：

public Object jjtAccept（CParser Traveller traveller，Object data）{

return traveller.travel（this， data）;

}

（3）創(chuàng)建轉(zhuǎn)換器。

至此，已經(jīng)建立了C語言轉(zhuǎn)為XML文檔的基礎(chǔ)架構(gòu)，下面還需要一個驅(qū)動程序來觸發(fā)整個程序的運(yùn)行。下面是部分代碼：

public static void main（String[] args）{

...

//解析器開始語法分析，生成待測程序的AST，并獲得TranslationUnit類型的根節(jié)點(diǎn)對象 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? TranslationUnit ast = cparser.TranslationUnit（）;

//生成traveller對象，調(diào)用travel方法訪問所有AST節(jié)點(diǎn)

ToXmlTraveller.traveller = new ToXmlTravellor（）;

//根節(jié)點(diǎn)接受旅行者

ast.jjtAccept（traveller，null）;

...//輸出轉(zhuǎn)換完成的信息}

驅(qū)動程序會根據(jù)filename這個源文件名開始生成AST文件，然后根據(jù)在各個節(jié)點(diǎn)中的travel所定義的方法來執(zhí)行相應(yīng)的動作，由jjtAccept來響應(yīng)動作，從而完成規(guī)定的功能。生成相應(yīng)的XML文件。

3 實(shí)例分析

（1）實(shí)例執(zhí)行。

下面用一個實(shí)例來說明如何將C語言程序轉(zhuǎn)為XML文檔。以源程序Test.c為例，演示生成XML文件的過程。

Test.c程序代碼如圖2所示：

#include

int main（void）

{

printf（“helloworld！”）;

return 0;

}

生成的XML文檔如圖2所示，文件轉(zhuǎn)換的速度是很快。用戶可以將源文件中想要的信息全部提出，只需在相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)處添加travel即可。生成的XML文檔結(jié)構(gòu)清晰，在對其進(jìn)行處理的時候可以定義其中的節(jié)點(diǎn)信息，從而為下一步將其轉(zhuǎn)換為其他編程語言打下了基礎(chǔ)。

4 從XML轉(zhuǎn)換為其他語言

由于該文重點(diǎn)在于將編程語言轉(zhuǎn)換為XML文件，所以在此只對于XML轉(zhuǎn)換為其他編程語言作簡要介紹，有這種需求的讀者可以按照此思路進(jìn)行深入研究。

XML文檔轉(zhuǎn)為其他編程語言，是將文檔按照匹配的XSLT（Extensible Stylesheet Language Transformation，擴(kuò)展樣式表轉(zhuǎn)換語言）轉(zhuǎn)化為特定語言。如圖3所示。

5 結(jié)語

該研究完成了編程語言之間相互轉(zhuǎn)換工作的前一部分，就是從某一編程語言到XML語言的轉(zhuǎn)換。其中是以C語言為例，從獲取.jj文件到最終生成XML文檔做了詳細(xì)的說明，其中也給出了每個過程的具體實(shí)現(xiàn)方法，至于其他語言轉(zhuǎn)換成XML語言可以參照C語言的方法實(shí)現(xiàn);而對于從XML文檔到編程語言的實(shí)現(xiàn)該文只是給出了大體的思路，并沒有具體的研究過程以及實(shí)現(xiàn)方式，有需要這可按本思路研究。

參考文獻(xiàn)

[1] Yves Savourel，著.XML國際化和本地化開發(fā)[M].李二勇，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[2] 王萬山.吉林大學(xué)碩士學(xué)術(shù)論文.從 Java語言到XML語言的轉(zhuǎn)換[D].吉林大學(xué)碩士學(xué)術(shù)論文.

[3] https：//javacc.dev.java.net/[EB/OL].endprint

node.childrenAccept（traveller， element）;

return super.tarvel（node，data）;

}

當(dāng)旅行者訪問某一結(jié)點(diǎn)的時候，就要有接受者來響應(yīng)相應(yīng)的動作。接收者是根據(jù)整個程序在運(yùn)行時來匹配相應(yīng)的旅行者的，每個節(jié)點(diǎn)的接受方法類似。

下面給出在旅行者中ASTInitializer類型節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的接受方法：

public Object jjtAccept（CParser Traveller traveller，Object data）{

return traveller.travel（this， data）;

}

（3）創(chuàng)建轉(zhuǎn)換器。

至此，已經(jīng)建立了C語言轉(zhuǎn)為XML文檔的基礎(chǔ)架構(gòu)，下面還需要一個驅(qū)動程序來觸發(fā)整個程序的運(yùn)行。下面是部分代碼：

public static void main（String[] args）{

...

//解析器開始語法分析，生成待測程序的AST，并獲得TranslationUnit類型的根節(jié)點(diǎn)對象 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? TranslationUnit ast = cparser.TranslationUnit（）;

//生成traveller對象，調(diào)用travel方法訪問所有AST節(jié)點(diǎn)

ToXmlTraveller.traveller = new ToXmlTravellor（）;

//根節(jié)點(diǎn)接受旅行者

ast.jjtAccept（traveller，null）;

...//輸出轉(zhuǎn)換完成的信息}

驅(qū)動程序會根據(jù)filename這個源文件名開始生成AST文件，然后根據(jù)在各個節(jié)點(diǎn)中的travel所定義的方法來執(zhí)行相應(yīng)的動作，由jjtAccept來響應(yīng)動作，從而完成規(guī)定的功能。生成相應(yīng)的XML文件。

3 實(shí)例分析

（1）實(shí)例執(zhí)行。

下面用一個實(shí)例來說明如何將C語言程序轉(zhuǎn)為XML文檔。以源程序Test.c為例，演示生成XML文件的過程。

Test.c程序代碼如圖2所示：

#include

int main（void）

{

printf（“helloworld！”）;

return 0;

}

生成的XML文檔如圖2所示，文件轉(zhuǎn)換的速度是很快。用戶可以將源文件中想要的信息全部提出，只需在相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)處添加travel即可。生成的XML文檔結(jié)構(gòu)清晰，在對其進(jìn)行處理的時候可以定義其中的節(jié)點(diǎn)信息，從而為下一步將其轉(zhuǎn)換為其他編程語言打下了基礎(chǔ)。

4 從XML轉(zhuǎn)換為其他語言

由于該文重點(diǎn)在于將編程語言轉(zhuǎn)換為XML文件，所以在此只對于XML轉(zhuǎn)換為其他編程語言作簡要介紹，有這種需求的讀者可以按照此思路進(jìn)行深入研究。

XML文檔轉(zhuǎn)為其他編程語言，是將文檔按照匹配的XSLT（Extensible Stylesheet Language Transformation，擴(kuò)展樣式表轉(zhuǎn)換語言）轉(zhuǎn)化為特定語言。如圖3所示。

5 結(jié)語

該研究完成了編程語言之間相互轉(zhuǎn)換工作的前一部分，就是從某一編程語言到XML語言的轉(zhuǎn)換。其中是以C語言為例，從獲取.jj文件到最終生成XML文檔做了詳細(xì)的說明，其中也給出了每個過程的具體實(shí)現(xiàn)方法，至于其他語言轉(zhuǎn)換成XML語言可以參照C語言的方法實(shí)現(xiàn);而對于從XML文檔到編程語言的實(shí)現(xiàn)該文只是給出了大體的思路，并沒有具體的研究過程以及實(shí)現(xiàn)方式，有需要這可按本思路研究。

參考文獻(xiàn)

[1] Yves Savourel，著.XML國際化和本地化開發(fā)[M].李二勇，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[2] 王萬山.吉林大學(xué)碩士學(xué)術(shù)論文.從 Java語言到XML語言的轉(zhuǎn)換[D].吉林大學(xué)碩士學(xué)術(shù)論文.

[3] https：//javacc.dev.java.net/[EB/OL].endprint