Python Interpreter

a toy python interpreter

具体要求

程序结构

从上到下逐行执行。

文法规则

ASCII 编码，区分大小写。中文字符是未定义的。

关键字

None True False def return break continue if elif else while or and not

关键字不可作为变量名或函数名。

空白字符的处理

空格、制表符在源文件中可以区分词素 (Token)，同时在一行的开头可以表示缩进。

换行符表示新的语句的开始。

注释

从 # 开始到本行结束的内容都会被作为注释。

标识符

标识符的第一个字符必须是英文字母，第二个字符开始可以是英文字母、数字或者下划线。

标识符区分大小写。长度超过 $64$ 个字符的标识符是未定义的。

常量

逻辑常量

True 为真，False 为假。

整数常量

整数常量以十进制表示。整数常量不设负数，负数可以由正数取负号得到。

整数的范围是没有限制的，这意味着你必须实现高精度整数。

首位为 $0$ 的整数常量是未定义的。

字符串常量

字符串常量是由双引号或单引号括起来的字符串。

可以由两个字符串拼接而形成新的字符串常量。如 "123""456" 相当于 "123456"。

字符串中的所有字符必须是可示字符 (printable character) 或空格中的一种。

空值常量

None 用来表示变量没有指向任何值。

运算符

算术运算符

+ - * / // %

在字符串意义下 + 表示拼接，* a 表示拼接 $a$ 次。

/ 是浮点除，// 是整除，% 是模运算。

运算的隐式类型转换参考 c++ 语法。当整除与模涉及到浮点数，此行为是 undefined behavior。

整除（无论正负）可以看成浮点除之后向下取整（当然这不是正确写法，因为这样会造成有效数字丢失）

模运算无论正负定义为： a%b=a-(a//b)*b。

关系运算符

< > <= >= == !=

连续比较：若出现 1<2>3 这样连续的关系运算符，将它拆成相邻的比较并用 and 连接，但每个值只计算一遍。如 a()<b()<c()，相当于判断 a()<b() and b()<c() 但是 a(),b(),c() 只调用一遍。

逻辑运算符

and or not

与标准 python 语法不同，这里只返回布尔类型。

请注意逻辑运算的短路。

赋值运算符

=

给一个变量赋值的意义是将这个变量指向右值，右值不管类型。

对于一个之前未定义的变量，赋值运算会先定义变量。

与标准 python 不同全局变量的生效范围是全部范围 （不用 global 关键字即可访问）。

局部变量的生效范围是在当前语句块（被缩进和取消缩进包起来的部分），具体局部变量和全局变量划分规则和 c++ 一样。

如 a=1,a=”123”,a=1.1 这三条语句依次执行，再输出 a，结果是 1.1。

可以连等，如 a=b="123" 意思是 b="123",a=b 这两条语句依次执行。

可以给多变量赋值，如 a,b=1,2 意思是 a=1,b=2 依次执行。

增量赋值

+= -= *= /= //= %=

对字符串而言 += 就是往后加字符，*= 就是把字符串复制多遍加起来，剩下两个符号对字符串无定义。

圆括号

圆括号除了用在表达式里，可以用来调用函数，定义函数。

优先级

从低到高依次为

=
or
and
not
< > <= >= == !=
+ - 
* / // %
()

数据类型

bool：只有 True 和 False。

int：高精度整数。

float: 与 c++ 中的 double 一致。

str： 字符串，immutable。

语句

变量定义/赋值语句

var_1 = (var_2 = ...) = value

语法规则参见赋值运算符。

表达式语句

var += value 或其他增量赋值

运算时如果两个运算数类型不一致，按照 c++ 规则执行自动类型转换。

条件语句

if expression_1:
	# code block
elif expression_2:
	# code block
else expression_3:
	# code block

elif 相当于 else if，else 可以没有。

循环语句

while expression:
	# code block

跳转语句

break
return
continue

函数

函数定义

def func(parameters):
	# code block

参数列表如 a,b,c，变量名之间用逗号分隔，可以为空。

有些变量可以有默认值，但是都必须出现在无默认值的变量后面。

函数调用

func(parameters)

函数调用必须出现在该函数定义后。

参数有两种形式：keyword 和 positional。

Keyword argument 比如 foo(a=1,b=2) 表示传入参数 a 的值为 1，b 的值 2。

Positional argument 是指 foo(1,2) 这样按照出现顺序指代参数。

若一个参数列表中同时有两种参数形式，那么 positional argument 必须出现在 keyword argument 之前。如 foo(1,b=2)。

内建函数

print：输出，可以有任意个参数，逐个输出，中间用空格分隔。输出后换行。输出 float 保留 $6$ 位小数。输出字符串不要输出前后面的引号。如 print("123",1.0) 请输出 123 1.000000。

int：将 float 或 bool 或 str 转成 int。

float: 将 int 或 bool 或 str 转成 float。

str： 将 int 或 float 或 bool 转成 str。

bool： 将 int 或 float 或 str 转成 bool。对于 str，如果是 "" 则为 False，否则为 True。

转型类函数都只有一个参数。

函数递归

数据保证递归层数不超过 $2000$ 层。

评分相关

本次作业要求用 OOP 实现，若不按照要求会在 code review 扣除一定分数。

作业按数据总的通过比例给分。助教会下发部分数据在作业仓库中，还有另一部分数据不会提供。

这意味着你需要自己手写测试数据给自己测试，如果你对自己造的数据是否满足要求有疑问，请及时向助教询问。

如果有实现要求之外的功能或者语法（如报错、容器、自定义类等），可酌情加分，最多不超过本作业的总分。

在 12.10 我们会安排一次中期检查，要求大家完成大整数类并支持基本的整数运算表达式。完成情况不理想的会扣除一定分数。

提示

建议使用 antlr4 框架完成。助教组已经提供了现成难过的语法文件。

如果你想挑战自己，可以自己写 parser 或者自己重写语法文件。

其他

如果有不懂的文法规则，参考 python3.g4，以上面的规则为准。

如果有其他问题可以及时联系助教。