javascript - 如何使用非递归堆栈编写递归函数？

Question

为了尝试在 JavaScript 中实现一个不会使旧浏览器因堆栈溢出而崩溃的 PEG，我想制作一个以非递归方式解析字符串的解析表达式语法。你怎么做到这一点？感觉脑筋急转弯。

假设您有这样的结构:

• 一个文法有很多表达
• 一个表达式有很多匹配器
• 一个matcher有很多tokens(或者任何更好的词)
• token 可以指向另一个expression，也可以是原始字符串或正则表达式。因此，如果它指向另一个表达式，这就是递归开始的地方。

假设您这样定义层次结构:

var grammar = new Grammar('math');
var expression = grammar.expression;

expression('math')
  .match(':number', ':operator', ':number', function(left, operator, right){
    switch (operator) {
      case '+': return left + right;
      case '-': return left - right;
      case '*': return left * right;
      case '/': return left / right;
    }
  });

expression('number')
  .match(/\d+/, parseInt);

expression('operator')
  .match('+')
  .match('-')
  .match('*')
  .match('/');

var val = grammar.parse('6*8'); // 42

当您调用 grammar.parse 时，它从根表达式(与它同名，所以是“math”)开始。然后它遍历每个匹配器，然后是每个标记，如果标记是表达式，则递归。基本上是这样(解析器将跟踪它与模式匹配的字符串的偏移量/位置；这只是伪代码):

function parse(str, expression, position) {
  var result = [];

  expression.matchers.forEach(function(matcher){
    matcher.tokens.forEach(function(token){
      var val;
      if (token.expression) {
        val = parse(str, token.expression, position);
      } else {
        val = token.parse(str, position);
      }
      if (val) result.push(val);
    });
  });

  return result;
}

parse('6*8', grammar.root, 0);

因此对于像 6*8 这样的简单表达式，递归很少，但您可以快速获得具有多层嵌套的复杂表达式。加上嵌套乘以所有嵌套的for循环，堆栈变大(我实际上没有使用forEach，我使用for循环，但在for循环中它大部分时间调用一个函数，所以它最终几乎是一样的)。

问题是，如何“将其展平”？不是进行递归，而是如何使它本质上像这样:

while (token = stack.pop()) {
  val = token.parse(val);
  if (val) result.push(val);
}

我不是在寻找如何针对这个特定的 PEG 问题实现解决方案的细节，我只是在寻找以非递归方式跟踪递归状态的一般方法。

Answer 1

一般来说，您所做的是在代码中编写一个堆栈，然后将“本地”变量放入您保留在该堆栈中的“堆栈框架”上下文对象中。然后，在进行“递归调用”的地方，存储当前堆栈帧并为新的当前上下文创建一个新堆栈帧。做“return”只是一个逆向操作的问题。它不是特别复杂，但它确实使代码有点乱。唯一需要注意的是，当您完成对表达式的解析时，您会到达堆栈的底部(这样尾随的标记和丢失的标记就不会造成问题)。

这非常类似于用机器代码维护的堆栈所发生的情况，除了您不限于原始值并且因此可以使事情变得更加整洁(在数据结构级别)。

如果您有时间，请考虑编写(或使用其他人的)LR(1) 解析器。那些维护很少的系统堆栈并且比你的家庭滚动 LL(k) 语法更好地处理语法中的许多邪恶情况。然而，它们的工作方式比您现在所拥有的要更加神秘。