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我对语言设计有点迷恋,我目前正在玩我自己的爱好语言。(http://rogeralsing.com/2010/04/14/playing-with-plastic/

真正让我流血的一件事是“发电机”和“产量”关键字。我知道 C# 使用 AST 转换将枚举器方法转换为状态机。

但是它在其他语言中是如何工作的呢?有没有办法在没有 AST 转换的语言中获得生成器支持?例如,像 Python 或 Ruby 这样的语言是否使用 AST 转换来解决这个问题?

(问题是如何在不同语言的引擎盖下实现生成器,而不是如何用其中一种语言编写生成器)

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生成器基本上是具有一些令人讨厌的限制的半协程。因此,显然,您可以使用半协程(当然还有全协程)来实现它们。

如果您没有协程,则可以使用任何其他通用控制流构造。有很多控制流构造是“通用的”,因为每个控制流构造(包括所有其他通用控制流构造),包括协程,因此生成器可以(或多或少)简单地转换为只有通用的构造。

其中最著名的可能是GOTO. 使用 just GOTO,您可以构建任何其他控制流构造: 、、、、、、异常IF-THEN-ELSE、线程WHILE、子例程调用FOR、方法调用REPEAT-UNTILFOREACH函数调用等,当然还有协程和生成器。

几乎所有 CPU 都支持GOTO(尽管在 CPU 中,他们通常称它为jmp)。事实上,在许多 CPU 中,GOTO它是唯一call的控制流构造,尽管今天通常还内置了对至少子例程调用 ( .

另一个众所周知的控制流原语是延续。Continuations 基本上是一种更结构化、更易于管理且不那么邪恶的变体GOTO,在函数式语言中尤其流行。但也有一些低级语言将其控制流基于延续,例如 Parrot 虚拟机使用延续来控制流,我相信在某个研究实验室的某个地方甚至有一些基于延续的 CPU。

C 有一种“蹩脚”形式的延续 ( setjmpand longjmp),它比“真正的”延续要弱得多,也更不容易使用,但它们足够强大,可以实现生成器(事实上,可以用来实现完整的延续)。

在 Unix 平台上,setcontext可以用作setjmp/的更强大和更高级别的替代品longjmp

另一个众所周知的控制流构造,但可能不会想到作为低级基板构建其他控制流构造之上,是例外。有一篇论文表明异常可以比延续更强大,从而使异常本质上等同于GOTO并因此具有普遍的强大功能。而且,事实上,异常有时被用作通用控制流结构:Microsoft Volta 项目将 .NET 字节码编译为 JavaScript,使用 JavaScript 异常来实现 .NET 线程和生成器。

不是通用的,但可能足够强大以实现生成器只是简单的尾调用优化。(不过,我可能错了。不幸的是,我没有证据。)我认为您可以将生成器转换为一组相互尾递归的函数。我知道状态机可以使用尾调用来实现,所以我很确定生成器也可以,因为毕竟 C# 将生成器实现为状态机。(我认为这与惰性评估一起使用特别好。)

最后但同样重要的是,在具有具体调用堆栈的语言中(例如大多数 Smalltalks),您可以构建几乎任何类型的控制流结构。(事实上​​,一个具体化的调用堆栈基本上是相当于功能性高级延续的过程低级。)

那么,生成器的其他实现是什么样的呢

Lua 本身没有生成器,但它有完整的非对称协程。主要的 C 实现使用setjmp/longjmp来实现它们。

Ruby 本身也没有生成器,但它有Enumerators,可以用作生成器。Enumerators 不是语言的一部分,它们是库功能。MRIEnumerator使用延续来实现 s,而延续又使用setjmp/来实现longjmp。YARVEnumerator使用s 实现Fibers (这是 Ruby 拼写“协程”的方式),而那些是使用setjmp/实现的longjmp。我相信 JRuby 目前Enumerator使用线程实现 s,但是一旦 JVM 获得一些更好的控制流构造,他们希望切换到更好的东西。

Python 的生成器实际上或多或少是成熟的协程。CPython 使用setjmp/实现它们longjmp

于 2010-04-15T14:20:36.357 回答