手写一门编程语言（六）：REPL——改了三遍才像样的第一印象

解释器的零件全部到齐后，我做了一个当时以为十分钟就能搞定、结果改了三遍的东西：REPL。交互环境是语言的第一印象——Python 之所以给人「随手算个数」的气质，一半功劳在它的 >>>。这一章是三次返工的完整实录，主角是一个从「每行独立程序」进化到「会话」的组件。

第一遍：每行一个程序，变量活不过一行

最直觉的实现：把每行输入当独立程序跑 run()。

rl.on('line', (line) => {
  const result = run(sourceOf(line))   // 每行都是全新的世界
  ...
})

跑起来第一分钟就穿帮：

茶> var x = 5
茶> x * 2
  ⚠ 运行时错误：未定义的变量 'x'

原因写在架构里：run() 每次都新建解释器实例，全局环境是实例私有的。REPL 的语义从来不是「一串独立的小程序」，而是「一段程序被分行喂进来」——变量、函数必须跨行存活。

修复是给 index.ts 加一个 Session 类：解释器实例只建一次，每行代码独立走「解析 → 作用域解析 → 执行」，但共享同一个全局环境：

export class Session {
  private interpreter: Interpreter
  constructor(options) {
    this.interpreter = new Interpreter(new Map(), options)
  }
  run(source: string): RunResult {
    const program = parse(source)
    this.interpreter.setResolutions(resolve(program)) // 每行有自己的距离表
    this.interpreter.run(program)
    return { output: [] }
  }
}

每行独立的解析和作用域解析，共享的全局环境——这组组合拳正好接住了上一章的分工设计：距离表只管嵌套作用域，全局按名字回溯。上一章那个「全局不出距离表」的决定，在 REPL 这里收回了投资。

第二遍：表达式回显，与 { 的两面派

Python REPL 里敲 1 + 1 直接回显 2，没有人愿意在交互环境里写 print(1 + 1)。Cha 也要这个体验。

试探法很朴素：不以语句关键字开头的输入，包一层 print：

function asSource(input: string): string {
  return looksLikeExpression(input) ? `print(${input});` : `${input};`
}
function looksLikeExpression(input: string): boolean {
  return !/^(var|fn|if|while|for|return|break|continue)\b/.test(input)
}

立刻撞上歧义：语句开头的 { 是代码块，但试探法会把 { x += 1 } 当成 map 表达式去解析，然后报一个莫名其妙的「map 的键应是字符串、数字、标识符或 [表达式]」。

解法是降级重试：包 print 的版本解析失败时，按原样当语句再试一遍：

let result = session.run(asSource(input))
if (looksLikeExpression(input) && result.error?.phase === 'parse') {
  result = session.run(`${input};`) // 不是表达式？当语句再来一次
}

试探失败就降级，两次都失败才报错——用户看到的错误信息永远来自「更接近他意图」的那次解析。

这一遍还顺手修了个更蠢的 bug：修完降级重试后 var x = 5 突然开始报「var 声明应以 ';' 结尾」——因为重写 asSource 时，语句分支忘了补分号。两个改动的耦合测试就是这么抓虫的。

第三遍：哪些错误代表「还没写完」

多行输入是 REPL 的及格线：

茶> fn factorial(n) {
…>   if (n <= 1) return 1;
…>   return n * factorial(n - 1);
…> }

判断「用户还没写完」的关键是错误分类学：解析错误里，有些意味着代码写完了但写错了（该报错），有些意味着代码根本没写完（该等下一行）。第一版我用了个粗放匹配——报错信息里含 } 或 ) 就续行——结果 fn f() {}; 之后的正常报错也被吞进续行模式，用户敲什么都没反应。

最终版是白名单，四个精确到标点的模式：

function isOpenEnded(error): boolean {
  if (error.phase !== 'parse') return false
  return (
    /缺少收尾的 \}/.test(error.message) || // 块没闭合
    /缺少匹配的 '\)'/.test(error.message) || // 括号没闭合
    /应以 '\)' 结尾/.test(error.message) ||
    /字符串缺少收尾的双引号/.test(error.message) // 字符串没闭合
  )
}

命中白名单就进入续行模式，提示符从 茶> 变成 …>，攒够完整程序再整体解析。不命中就正常报错。宁可漏掉一次续行让用户重敲，也不能错把报错吞掉——静默吞错比烦人更伤第一印象。

意外收获：REPL 反哺了语言

三遍返工里最意外的一课：REPL 是语言设计压力最大的测试环境。日常脚本里没人写的写法，在 REPL 里每行都会被问到。

最典型的是这个：

fn f(n) { return n + 1; };    // 手滑多打的分号

脚本里这行少见，REPL 里我一天打八遍（肌肉记忆来自 JS）。旧解析器在 fn 声明后遇到多余分号直接报错。与其教用户「函数声明后别加分号」，不如让解析器学会空语句——三行代码的事：

if (match('SEMICOLON')) {
  const at = previous()!
  return { type: 'block', body: [], line: at.line, col: at.col } // 无害地吞掉
}

类似的还有第二章埋的那个词法歧义（"${1 + 2" 的收尾引号二义性）——REPL 的多行续输入让它从「罕见边界情况」升级成「高频痛点」，优先级天然靠前。交互环境不是语言的附属品，是语言设计的验收现场。

交付物

• Session 类：跨行共享全局环境，每行独立解析（index.ts 导出，Playground 将来直接复用）
• repl.ts：表达式回显 + 降级重试 + 四模式续行判定，提示符 茶> / …>
• 直接运行的守卫：import.meta.url === pathToFileURL(process.argv[1]).href 时才自启动，被 cli.ts 导入时零副作用——这个 Node ESM 惯用法救过一次「REPL 静默不启动」的谜案
• esbuild 打包单文件 dist/cha.cjs（57KB），node dist/cha.cjs 开箱即用
• 解析器新增空语句容忍（REPL 反哺的成果）

亲手试试

REPL 不想只活在这篇文章的文字里。同一个解释器编译成 28KB 的 Worker 脚本嵌在下面，会话模式与本地 REPL 一致——变量跨次运行保留，执行超过 5 秒由主线程自动终止：

完整版（含系列目录与全部示例）在茶 Playground。

到这里，这门语言的「体感层」全部完成。下一章把镜头对准一直穿插在系列里的暗线：错误体验——四阶段错误（词法/语法/作用域/运行时）怎么统一成结构化对象、行列号从哪来、以及中文报错文案「亲切但不啰嗦」的分寸拿捏。

本系列代码开源在 cha-lang，REPL 实现在 src/repl.ts，commit bc9b91c 是本章完成时的状态。