b 演習 ( 言語処理系演習 ) 第 8 回 評価器
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B 演習 ( 言語処理系演習 ) 第 8 回 評価器. 田浦. すでにそろっている材料. すでにそろっている材料 構文木 ( 実行すべきプログラムの文面を表したデータ構造 ) Python 値の表現や構築方法 mk_py_int(5), mk_py_float(3.3), … 最終ステージ : 評価器 プログラムを実行 言われた Python 値を作ったり,表示したり, etc. 概要. 環境の概念 式を評価する 演算子,組み込み関数の実装法 文を評価する 実行時エラーの表示. 最終課題について. いずれも規定課題の 正しい実行 + 性能測定 - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
B 演習 ( 言語処理系演習 ) 第 8 回評価器
田浦
すでにそろっている材料 すでにそろっている材料
• 構文木 ( 実行すべきプログラムの文面を表したデータ構造 )
• Python 値の表現や構築方法• mk_py_int(5), mk_py_float(3.3), …
最終ステージ : 評価器• プログラムを実行 言われた Python 値を
作ったり,表示したり, etc.
概要 環境の概念 式を評価する
• 演算子,組み込み関数の実装法 文を評価する 実行時エラーの表示
最終課題について いずれも規定課題の正しい実行 + 性能測定 選択肢
• ○ mini-Python• △ sub-Python =
mini-Python – 辞書,リスト,タプル,文字列• ◎ mini-Python + α
• α の例• 性能向上• オリジナルな mini-Python プログラム ( 大きめ )• GC
sub-Python
サポートするデータ型が• 整数,浮動小数点数, None, 関数 (Python,
native) だけ• おまけとして for 文もなくなる ( 文字列,タ
プル,リストのどれかがないと実行できないため )
• これでも評価器の大部分を作ることにはなるが,組み込み関数・演算子の数が激減し,各々の演算子の動作も単純になる
式を評価する py_val_t eval_expr(expr_t e, …)
構文木評価値のデータ表現
構文木評価値のデータ表現
全体像 py_val_t eval_expr(expr_t e, …) {
switch (e->kind) { case expr_kind_var: … case expr_kind_literal_int: … case expr_kind_literal_float: … … }}
最も簡単な場合の例 (int リテラル )
case expr_kind_literal_int: return mk_py_int(e->u.lit_i);
構文木中にある整数
mini-Python のデータ表現への変換 (pyvalues.c)
簡単にいかない例 : 変数 case expr_kind_var:
… e->u.var … ?? 構文木を見ただけではその変数の値は分
からない 「変数名 値に関する情報」が必要
環境
環境 変数名とその値の対応を保持しているもの ある式の評価値はそれだけでは定まらず,環境
があってはじめて値が決まる• 式を「環境の下」で評価する• 同じ変数名でも関数が違えば異なる値を保持してい
る• それらは「環境が違う」
• eval_expr は「環境」を引数として受け取る 変数のスコープ規則 ( 局所変数,大域変数 ) な
どを正確に述べる上でも役に立つ概念
Python の変数,スコープ規則 局所変数と大域変数 z = 10def f(): y = 20def g(): z = 30def h(): global z z = 40
大域変数 z への代入
局所変数 y への代入
局所変数 z への代入
大域変数 z への代入
変数参照 まず局所変数を,なければ大域変数を参
照する z = 10def f(): z = 5 return zdef g(): return z
局所変数 z を参照
大域変数 z を参照
環境による説明 プログラム全体で唯一,大域環境が作ら
れる 毎関数呼び出し時に,その呼び出し用の
「局所環境」が作られる あらゆる式・文は,局所環境,大域環境
の下で評価される ( 便宜上,トップレベルは局所環境 = 大域環境と考える )
eval_expr のインタフェース py_val_t eval_expr(expr_t e,
env_t lenv, env_t genv, stack_trace_t bt)
局所環境 大域環境
スタックトレース ( 関数呼び出し履歴 )エラーメッセージの表示用 ( 後述 )
変数への代入 , global
global x• 局所環境で「 x は大域変数である」とマーク
x = v• 局所環境の x を v にセット• ただし, x が大域変数であるとマークされて
いれば大域環境の x を v にセット
変数の参照 局所環境を探索 見つからなければ,またはその変数が大
域変数であるとマークされていれば大域環境を探索
見つかればそれが評価値 見つからなければ実行時エラー
環境のインタフェース env_t mk_env() env_set(env_t env, char* key, py_val_t val) py_val_t env_lookup(env_t env, char * key) void env_set_global(env_t env, char * key) int env_is_global(env_t env, char * key)
変数参照の評価 ( まとめ ) py_val_t env_lookup_var( env_t lenv, env_t genv, char * key, …) { py_val_t v = env_lookup(lenv, key); if (v != py_val_not_found && v != py_val_global) return v; v = env_lookup(genv, key); if (v != py_val_not_found) return v; else エラー ; }
その他のケース expr_kind_display_tuple: /* [ a, b, c,...] */ expr_kind_display_list: /* [ a, b, c,...] */ expr_kind_display_dict: /* { a : x, b : y }
*/ expr_kind_paren: /* ( e ) */ expr_kind_operator: /* e + e, etc. */ expr_kind_subscript: /* e[e] */ expr_kind_attref: /* e.f */ case expr_kind_call: /* e(e:e,..) */
要素部を評価してデータを作る関数を呼ぶ(mk_py_tuple, etc.)
sub-Python では不要
カッコ内の式を評価する
ほとんどの場合関数呼び出しの一種とみなせる ( 後述 )
単独で現れたらエラー ( 後述 )
関数呼び出し式の評価
E0 (E1, …, En) の評価 ( 後でひとつだけ例外説明 )• E0 を評価 py_val_t : f
• E1, …, En を評価 py_val_vec_t : A
• 場合 1: f が native 関数の場合対応する C 関数を呼び出す
• 場合 2: f が Python 関数の場合後述• 場合 3: どちらでもない場合エラー
Python 関数の呼び出し 新しい環境を作る (e’ = mk_env()) その環境に「パラメータ名 : 渡された引
数」を登録する (env_set(e’, …)) その新しい局所環境の下で関数の本体
( 文の列 ) を評価する (eval_stmt_vec(…, e’, …)
E0 が attref 式の場合の例外
例 : L.append(x) mini-Python 固有の約束 :
• L.append(x) = append(L, x)• L.append は構文としては, expr_kind_attref と
いう種類の式として構文解析されるが,関数呼び出しの関数の位置以外に現れることを許さない
• 関数呼び出しを評価する際にこの場合を特別扱いする ( レジュメ 4.6節 )
演算子,添え字式,などを関数呼び出しとみなす
例 : E0 + E1
• 実際評価の方法は似ている• E0 を評価 v0
• E1 を評価 v1
• v0 + v1 を計算する ( それほど簡単ではない ) そこでこれを add(E0 , E1) という関数呼び
出しだとみなして評価する add はどこかに (native 関数, Python 関数
として ) 定義する
文の評価 py_val_t eval_stmt(stmt_t s,
env_t lenv, env_t genv, stack_trace_t bt)
返り値の意味• py_val_continue continue で実行が終了した• py_val_break break で実行が終了した• Python データの表現 return で実行が終了し
た• py_val_next それ以外で (普通に ) 実行が終了した
文の種類 stmt_kind_expression stmt_kind_assignment stmt_kind_pass stmt_kind_return stmt_kind_break: stmt_kind_continue: stmt_kind_del: stmt_kind_print: stmt_kind_global: stmt_kind_if: stmt_kind_while: stmt_kind_for: stmt_kind_fundef:
自明な 3 つ pass, break, continue
• py_val_next, py_val_break, py_val_continue を返すだけ
次に簡単な 2 つ expression
• 式を eval_expr を用いて評価する• py_val_next を返す
return E• E を eval_expr を用いて評価する• それを返す
「関数呼び出しとみなせる」文たち
print E del E0[E1] E0[E1] = E
環境を書き換える文 (1)
global x• 局所環境で x が大域変数であるとマーク
(env_set_global) x = E
• E を評価 v• 局所環境で x を v にセット• ただし,局所環境で x が大域変数であると
マークされていれば (env_is_global) 大域環境で x を v にセット
環境を書き換える文 (2)
def f(x, y, …): S
Python 関数 (mk_py_ifun) を作って,環境に登録• 変数 f への代入と同じ効果
制御構造 if, while, for
エラーメッセージの表示 エラー発生ソース位置 簡単なエラーメッセージ スタックトレース
スタックトレースのインタフェース
stack_trace_t mk_stack_trace() void stack_trace_push(stack_trace_t
bt, char* name, src_pos_t call_site)• bt に,「 name とい関数がソース位置 call_site で呼ばれた」と記録 (push)
void stack_trace_pop(stack_trace_t bt, char* name, src_pos_t call_site)
• bt から頂上のエントリをひとつ除去 (pop) する.それは,「 name とい関数がソース位置 call_site で呼ばれた」というエントリでなくてはならない
void print_stack_trace(stack_trace_t bt)
まとめ : 作る部品の全体像
eval_expr
eval_stmt
環境 (env_t)
スタックトレース実行時エラー表示
native 関数群
Python で書かれた組み込み関数,演算子,添え字式, del, print に対応した関数群
関数呼び出し
式文 , return 文
各種演算子,組み込み関数
del, print, E[E] = E
まとめ : 概念として重要だったもの
環境• これがないと変数を含む式・文は評価できない
Python 関数呼び出しの評価方法• 新しい局所環境が作られる• 引数のあたいが局所環境に登録されて渡される
様々な種類の式・文が「関数呼び出しの一種」とみなせる ( 要領よく実装 )• 演算子,添え字,添え字に代入, del, print
文を評価した結果の返り値• py_val_continue, break, next