卷 I · 源CH 01深度 01/20

你每天在用它，却从没见过它

你写下的一行代码，在被运行之前，只是一段文本 —— 一串字符，死的。是有一个程序去读它、给它赋予意义，它才动起来。你每天依赖这个程序，它却从不露面。这一章不写任何代码，只做一件事：把这个程序的全貌先摆给你看。看清了全貌，接下来十九章就是把它一格一格造出来。

解释器编译器流水线心智模型

先承认一件事：代码不会自己跑

你在编辑器里敲下这一行：

let price = base * (1 + taxRate);

然后你按下运行。它算出了结果。但你有没有停下来想过：中间到底发生了什么？

这一行，对你的硬盘来说，只是二十几个字符 —— l、e、t、空格、p…… 它和一句英文、一段乱码，在存储上没有任何区别。它不知道 * 是乘法，不知道 base 是个变量，不知道括号意味着「先算这里」。这些「意义」，字符本身一点都不携带。

可它偏偏就跑起来了，还算对了。那么，是谁在这堆死字符里，读出了「先乘、再加、赋值」这套意思？

答案是：有一个程序。它可能叫编译器（compiler），可能叫解释器（interpreter），可能藏在 node 里、藏在浏览器引擎里、藏在 JVM 里。它的工作，就是读你的代码，然后让它有意义。你写了很多年代码，用了它很多年 —— 但你大概从没见过它长什么样。

◆ 这本书要做的事

把这个你天天用、却从没见过的程序，亲手造一个出来。

不是照着抄一个庞然大物，是造一个小到能完全装进脑子、但五脏俱全、真的能跑的。造完之后，你再看任何一门语言，都会知道盖子底下是什么。

它不是魔法，是一条流水线

「读代码、赋予意义」听起来很玄。但真相非常朴素：它是一条流水线，原料从一头进去（你写的文本），成品从另一头出来（跑出的结果），中间经过几个工位，每个工位只干一件很具体的事。

就拿最简单的 1 + 2 * 3 来说，它要经过这么几站：

工位输入干的事输出
① 扫描
scan / lex		字符流
"1 + 2 * 3"		把字符切成一个个「词」记号流
1 + 2 * 3
② 解析
parse		记号流按语法把词搭成一棵树语法树
(+ 1 (* 2 3))
③ 求值
evaluate		语法树沿着树走一遍，算出来值
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就这三步。切词、搭树、走一遍树。你每天按下的那个「运行」，本质就是这条流水线跑了一遍。

说得再多，不如直接看它跑。下面这台机器，就是一条真的、完整的流水线 —— 它不是示意图，是本书接下来要造的那台解释器本人。左上角选一个例子，看同一段源码，在四个工位里分别变成什么：

盯着「语法树 AST」那一格看一会儿。那棵树，是整条流水线的枢纽。你写的文本是扁平的一行，但它表达的意思是有层次的（先算 2 * 3，再加 1）—— 这个层次，就藏在树的形状里。扫描器和解析器忙活半天，就是为了把那个藏起来的层次显式地搭出来；而求值器要做的，只是老实地沿着这棵树走一遍。

「编译」和「解释」，差在最后一步

你可能听过「编译型语言」和「解释型语言」的争论。其实前两步（切词、搭树）它们一模一样，区别只在拿到语法树之后：

  • 解释器：直接走一遍树，边走边算，当场出结果。我们卷 IV 造的就是这个。简单、直接、启动快。
  • 编译器：不急着算，先把树翻译成另一种更低级的代码（机器码、字节码），之后再由别人去跑。我们卷 V 会尝一口这个。翻译一次、运行多次，所以快。

所以「编译 vs 解释」不是两种物种，是同一条流水线在最后一段的两个分岔。真实的语言常常两者都用：Java 先编译成字节码（编译），再由 JVM 解释 / 即时编译着跑（解释 + 编译）。你现在纠结的那个分类，学完这本书会自动溶解掉。

✎ 一个会让你舒服很多的事实

这条流水线的每一段，都是几十年前就被研究透了的、有名字的、有标准做法的。你不是在探索无人区。扫描器是一台状态机、解析器有一套叫「递归下降」的写法、求值器就是递归遍历一棵树 —— 每一段都能用一两百行普通代码写完。让编译器显得高深的，从来不是原理，是工业级实现里那些为了「快」和「全」而堆上去的东西。原理本身，朴素得很。

为什么值得亲手造一遍

你可能会问：我又不打算去写编译器，了解这个有什么用？

三个理由，一个比一个实在：

其一，你每天都在这条流水线的某一段上工作，只是没意识到。写正则、解析 JSON、配 Babel / KSP、看一个语法错误、调一个诡异的运算符优先级问题 —— 这些全是流水线上的活。造过一遍之后，这些事从「凭经验」变成「我知道它在干嘛」。

其二，这是「看穿一个系统」这件事最纯粹的一次训练。一门语言，是软件里最像魔法的东西之一。当你把这个魔法亲手拆开、重装一遍，你对「任何复杂系统底下都是一堆朴素机制」这件事，会有一种再也回不去的笃定。

其三，它非常好玩。没有多少编程任务，能像「造一门语言」这样，让你在一两百行之后，就得到一个会听你话的、活的东西。这本书的最后，你会在浏览器里敲下一段自己语言写的程序，按回车，看它跑出来。那个瞬间，值回票价。

回流

⟲ 回流 · 你今天就用过这条流水线

这一章还没写代码，但「流水线」这个模型，你已经能拿去用了。回想一下今天：

你看到过一个报错吗？下次注意看它是哪一段喊出来的。Unexpected token / 意外的记号 —— 那是解析器在说话（它拿到一个不该在这儿的词）。Unterminated string / 字符串未结束 —— 那是更早的扫描器。undefined is not a function —— 那是最后的求值器（前两步都过了，跑起来才发现不对）。报错发生在哪一段，直接告诉你 bug 是哪种性质的。

你用过 JSON.parse 吗？那就是一条微缩流水线：把 JSON 文本切词、搭成对象树。你写过正则吗？正则引擎自己也要先「解析」你的正则表达式。「读文本、赋予结构」这件事，在你的日常里到处都是 —— 这本书只是把它最完整的那个版本，摊开给你看。

这一章的一句话

代码在跑起来之前只是文本，而让文本有意义的那个程序，是一条你能亲手造出来的流水线：切词、搭树、走一遍树。

下一章，我们先认识一下要造的那门小语言 —— 它叫 Lox，很小，但麻雀虽小五脏俱全。