原文鏈接：BlueSun | 何為語法樹

什么是語法樹？

你是否曾想過，這個世界存在這么多語言的意義。

假如現(xiàn)在你面前有一個物體，它是一個不規(guī)則的圓體，整個身體通紅，頭部還有一根細(xì)長稍微彎曲偏右呈棕色的圓柱體。
在中文我們稱之為「蘋果」，
在英文我們稱之為「Apple」，
在日文中我們稱之為「アップル」，
在法語中我們稱之為「pomme」，
在德語中我們稱之為「Apfel」，
無論用不同的語言，針對這個物體在文字上、發(fā)音上都完全不一樣，但這個物體確確實實的存在這個時空上，顏色、氣味、形狀都不曾因為語言而改變過。

無論這個世界存在多少語言，它們所描述的真理都不曾改變過。

或者說，真理就存在那里，可以用不同的語言的不同表達(dá)方式描述出來。那么計算機的世界，這么多編程的語言，C、C++、Java、C#、JavaScript、Python、Go、Ruby等等等，它們共同所描述的真理是什么？

我們知道人類語言上，無論什么語種，都會有「主語」「動詞」「賓語」「標(biāo)點符號」來描述一個現(xiàn)實世界所發(fā)生的事件。
而在計算機編程語言上，無論什么語種，都會有「類型」「運算符」「流程語句」「函數(shù)」「對象」等概念來表達(dá)計算機中存在內(nèi)存中的0和1，以及背后運算與邏輯。

語法樹，計算機描述世界真理的樹狀結(jié)構(gòu)。

不同的語言，都會配之不同的語法分析器，而語法分析器是把源代碼作為字符串讀入、解析，并建立語法樹的程序。語法的設(shè)計和語法分析器的實現(xiàn)是決定語言外在表現(xiàn)的重要因素。
什么是語法樹？摘自Wiki一段：

在計算機科學(xué)中，抽象語法樹（abstract syntax tree 或者縮寫為 AST），或者語法樹（syntax tree），是源代碼的抽象語法結(jié)構(gòu)的樹狀表現(xiàn)形式，這里特指編程語言的源代碼。樹上的每個節(jié)點都表示源代碼中的一種結(jié)構(gòu)。之所以說語法是「抽象」的，是因為這里的語法并不會表示出真實語法中出現(xiàn)的每個細(xì)節(jié)。

一則簡單的例子

如果我們需要讓計算機幫忙算一下 「1加2再乘以3」 的結(jié)果，該怎么表達(dá)呢？
現(xiàn)在我們大多數(shù)的現(xiàn)代編程語言，都是使用「中綴表達(dá)式」的方式來編寫運算，比如JavaScript：

(1 + 2) * 3

而FORTH語言則使用「后綴表達(dá)式」，這基本上與日語中的語序是一致的：

1 2 + 3 *

LISP語言使用的「前綴表達(dá)式」：

( * (+ 1 2) 3)

我們再看一下這三種表達(dá)式的語法樹：

可以看出，對于這三種簡單的語言，它們只是在這個語法樹上按不同的規(guī)則遍歷而已。三者的代碼看起來差別很大，但實際上所用的樹結(jié)構(gòu)是相同的。

先來看看Python的語法樹

通過Python語言自帶的庫文件ast，我們可以查看特定的代碼被轉(zhuǎn)換成怎樣的語法樹。

>>> import ast >>> ast.dump(ast.parse("(1 + 2) * 3")) 'Module(body=[Expr(value=BinOp(left=BinOp(left=Num(n=1), op=Add(), right=Num(n=2)), op=Mult(), right=Num(n=3)))] )'

BinOp op = Mult()表示乘法運算，與*相對應(yīng)；
BinOp op = Add()表示加法運算，與+相對應(yīng)；
Num n = 1既為數(shù)值1。

再窺視一下JavaScript的語法樹

在語法復(fù)雜的語言中，語法樹是包含很多細(xì)節(jié)的語法結(jié)果表達(dá)式，我們需要靠語法樹把這種形式以更簡潔的形式表達(dá)出來。

Javascript 有不少工具可以把代碼構(gòu)造出清晰的語法樹，比如 esprima、v8、SpiderMonkey、UglifyJS、AST explorer等。

這里，我使用「esprima」來探討一下JavaScript運算(1 + 2) * 3的語法樹。

javascript code:

(1 + 2)* 3;

ast for json:

{"type": "Program","body": [{"type": "ExpressionStatement","expression": {"type": "BinaryExpression","operator": "*","left": {"type": "BinaryExpression","operator": "+","left": {"type": "Literal","value": 1,"raw": "1"},"right": {"type": "Literal","value": 2,"raw": "2"}},"right": {"type": "Literal","value": 3,"raw": "3"}}}],"sourceType": "script" }

body表示程序體，而程序體中包含了一則表達(dá)式ExpressionStatement, 表達(dá)式體里包含了操作符 *,以及左右兩邊表達(dá)式，其中右邊是數(shù)字3,而左邊表達(dá)式還包含一層表達(dá)式，里面是一個+ 操作符，以及左右兩邊分別為1和2的數(shù)字。

如果還沒有看懂，你可以到這里看一下這段代碼所生成的語法樹：AST for (1 + 2)* 3;*%203%0A)

我們可以利用語法樹做些什么？

看到這里你可能會問，知道語法是又有什么用呢？跟我日常編寫代碼貌似半毛錢關(guān)系都沒有。其實語法樹還是很有用的，想一下如果想做「語法高亮」、「關(guān)鍵字匹配」、「作用域判斷」、以及「代碼壓縮」等等，都是最好把代碼解構(gòu)成語法樹之后再去各種操作，當(dāng)然僅僅解構(gòu)還不夠，還需要提供各種函數(shù)去遍歷與修改語法樹。

另一方面，去研究、去探討計算機真實的世界不是一個很精彩很刺激的過程么？

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的何为语法树的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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