语言实现的几种方式

语言是一种规范，要想使用它，需要将其实体化，用编译原理的话讲，可以大致分为编译器和解释器，而根据之前说的，如果把目标代码的解释过程看做解析过程，比如x86机器指令load到cpu时，根据不同的指令进行不同的运算，以及字节码的分派等，这个界限是模糊的

因此，这个事情可以这么讲，假设我们已经有一台机器M，它可以接收A语言并完成计算工作，则对于高级语言B来说，我们只要将其转换成A语言即可。根据实际情况，大致有这么三种

M是个真实机器，A是机器语言，这种方案原因可能有： 一，没有其他方案可选，比如早期的高级语言，只能直接编译成机器码执行 二，为了效率，比如大部分C编译器的实现，或java的jit之类的 三，打包发布方便，比如发布java的class文件，需要目标机器有环境，直接打包可以让目标系统更轻量级 这种方案的缺点是很明显的，首先机器代码就是比较复杂的东西，而且不安全，开发成本太高了

M是虚拟机，A是虚拟机支持的字节码或类似语言，采用这种方案实现的语言非常多，比如java，python，ruby等等，因为虚拟机实现语言执行，有很多优点，跨平台，执行过程可控，也方便实现一些特性，比如协程机制等。这种方案的缺点在于，虚拟机解释执行速度是比较慢的，需要依赖jit或代码静态分析上大量的优化，而jit又存在上述方案的问题

A同样是一个高级语言或已存在规范的其他语言的目标低级语言，M是支持A的一整套编译-运行环境，对于语言B，我们只需要将其编译成A，即可运行。这种实现最大的优势是性价比高，且AB可以无缝结合，不过一般好像很少见到，例如scala就是这样一种，scala的代码直接编译成java的字节码，还有Cython，可以把python（含pyrex语法）转换成等价的C代码。我最早听到这方面的是暴雪公司的一个采访里面的，他们的技术人员透露，游戏开发就是用类似脚本的语言写好，然后转成C，做进一步优化，这样可以兼顾开发和运行效率。这种方案的问题在于，要想简单稳定地实现，AB两种语言最好比较相似，比如java和C++，如果给C++加点料，增加了GC等机制的话，那么可以很方便地将java转为C++，但是，这样一来并没有解决开发成本的问题，如果C++库够用的话，甚至还不如直接写C++，因为java一样啰嗦；反过来，如果两种语言差别比较大，那就会存在一些转换上的难点，比如一个函数式编程转一个命令式编程，这还是相对好解决的（Haskell直接转机器码，机器码是命令式的），但反过来一个命令式的转函数式的，可能不是那么好分析。还有语法和设计的差异，比如说，一个java代码转C++，可以把所有引用改成指针，因为本身就是这么实现的，但是，如果把C++转java，那么别名引用，结构体赋值，指针运算，模板甚至指针类型强转这些东西就得特殊处理了，效果可能大打折扣

可以看到，以上三种方式的区别就在于程序的运行平台（硬件，自研和借用），如果自己造语言，第一种成本显然太高了，第二种的话，做出来效率可能不高，还有垃圾收集等麻烦事，达不到要求，所以，我最后还是选用第三种方式，执行载体使用java，也就是设计一种语言，将其转换为等价的java代码，然后利用jdk和jre来执行，达到效果。具体的语言设计，以最熟的python作为原本

顺便说下，第三种方案在其他地方也用的很多，比如协议打包，可能会这样写：

*(unsigned int *)buf = htonl(a);   
buf += sizeof(unsigned int);   
......

这样做效率高，但是维护性太差，如果写通用的打包接口，效率又可能低，所以用工具分析协议格式配置文件，直接生成代码是两全的做法了