Давайте создадим компилятор! - Джек Креншоу

Конечно, в действительности мы не анализировали правильный синтаксис для объявления данных, так как он включает список переменных. Наша версия разрешает только одну переменную. Это также легко исправить.

БНФ для <var-list> следующая:

<var-list> ::= <ident> (, <ident>)*

Добавление этого синтаксиса в Decl дает новую версию:

{–}

{ Parse and Translate a Data Declaration }

procedure Decl;

var Name: char;

begin

Match('v');

Alloc(GetName);

while Look = ',' do begin

GetChar;

Alloc(GetName);

end;

end;

{–}

ОК, теперь откомпилируйте этот код и испытайте его. Попробуйте ряд строк с объявлениями VAR, попробуйте список из нескольких переменных в одной строке и комбинации этих двух. Работает?

Инициализаторы

Пока мы работали с объявлениями данных, меня беспокоила одна вещь – то, что Pascal не позволяет инициализировать данные в объявлении. Эта возможность по общему признанию является своего рода излишеством, и ее может не быть в языке, который считается минимальным языком. Но ее также настолько просто добавить, что было бы позором не сделать этого. БНФ становится:

<var-list> ::= <var> ( <var> )*

<var> ::= <ident> [ = <integer> ]

Измените Alloc как показано ниже:

{–}

{ Allocate Storage for a Variable }

procedure Alloc(N: char);

begin

Write(N, ':', TAB, 'DC ');

if Look = '=' then begin

Match('=');

WriteLn(GetNum);

end

else

WriteLn('0');

end;

{–}

Вот оно: инициализатор в шесть дополнительных строк Pascal.

Испытайте эту версию TINY и проверьте, что вы действительно можете задавать начальное значение перменных.

Ей богу, он начинает походить на настоящий компилятор! Конечно, он все еще ничего не делает, но выглядит хорошо, не так ли?

Перед тем как оставить этот раздел я должен подчеркнуть, что мы использовали две версии GetNum. Одна, более ранняя, возвращала символьное значение, одиночную цифру. Другая принимала многозначное целое число и возвращала целочисленное значение. Любая из них будет работать здесь, так как WriteLn поддерживает оба типа. Но нет никакой причины ограничивать себя одноразрядными значениями, так что правильной версией для использования будет та, которая возвращает целое число. Вот она:

{–}

{ Get a Number }

function GetNum: integer;

var Val: integer;

begin

Val := 0;

if not IsDigit(Look) then Expected('Integer');

while IsDigit(Look) do begin

Val := 10 * Val + Ord(Look) – Ord('0');

GetChar;

end;

GetNum := Val;

end;

{–}

Строго говоря, мы должны разрешить выражения в поле данных инициализатора, или, по крайней мере, отрицательные значения. Сейчас давайте просто разрешим отрицательные значения изменив код для Alloc следующим образом:

{–}

{ Allocate Storage for a Variable }

procedure Alloc(N: char);

begin

if InTable(N) then Abort('Duplicate Variable Name ' + N);

ST[N] := 'v';

Write(N, ':', TAB, 'DC ');

if Look = '=' then begin

Match('=');

If Look = '-' then begin

Write(Look);

Match('-');

end;

WriteLn(GetNum);

end

else

WriteLn('0');

end;

{–}

Теперь у вас есть возможность инициализировать переменные отрицательными и/или многозначными значениями.

Таблица идентификаторов

Существует одна проблема с компилятором в его текущем состоянии: он ничего не делает для сохранения переменной когда мы ее объявляем. Так что компилятор совершенно спокойно распределит память для нескольких переменных с тем же самым именем. Вы можете легко убедиться в этом набрав строку типа

pvavavabe.

Здесь мы объявили переменную A три раза. Как вы можете видеть, компилятор бодро принимает это и генерирует три идентичных метки. Не хорошо.

Позднее, когда мы начнем ссылаться на переменные, компилятор также будет позволять нам ссылаться на переменные, которые не существуют. Ассемблер отловит обе эти ошибки, но это совсем не кажется дружественным поведением – передавать такую ошибку ассемблеру. Компилятор должен отлавливать такие вещи на уровне исходного языка.

Так что даже притом, что нам не нужна таблица идентификаторов для записи типов данных, мы должны установить ее только для того, чтобы проверять эти два условия. Так как пока мы все еще ограничены односимвольными именами переменных таблица идентификаторов может быть тривиальной. Чтобы предусмотреть ее сначала добавьте следующее объявление в начало вашей программы:

var ST: array['A'..'Z'] of char;

и вставьте следующую функцию:

{–}

{ Look for Symbol in Table }

function InTable(n: char): Boolean;

begin

InTable := ST[n] <> ' ';

end;

{–}

Нам также необходимо инициализировать таблицу пробелами. Следующие строки в Init сделают эту работу:

var i: char;

begin

for i := 'A' to 'Z' do

ST[i] := ' ';

...

Наконец, вставьте следующие две строки в начало Alloc:

if InTable(N) then Abort('Duplicate Variable Name ' + N);

ST[N] := 'v';

Это должно все решить. Теперь компилятор будет отлавливать двойные объявления. Позднее мы также сможем использовать InTable при генерации ссылок на переменные.

Выполнимые утверждения

К этому времени мы можем генерировать пустую программу, которая имеет несколько объявленных переменных и возможно инициализированных. Но пока мы не генерировали ни строки выполнимого кода.

Верите ли вы или нет, но мы почти имеем пригодный для использования компилятор! Отсутствует только выполнимый код, который должен входить в основную программу. Но этот код – это только операции присваивания и операторы управления... все вещи, которые мы сделали раньше. Так что у нас не должно занять слишком много времени предусмотреть также и их.

БНФ определение, данное раньше для основной программы, включало операторный блок, который мы пока что игнорировали:

<main> ::= BEGIN <block> END

Сейчас мы можем рассматривать блок просто как серию операций присваивания:

<block> ::= (Assignment)*

Давайте начнем с добавления синтаксического анализатора для блока. Мы начнем с процедуры-заглушки для операции присваивания:

{–}

{ Parse and Translate an Assignment Statement }

procedure Assignment;

begin

GetChar;

end;

{–}

{ Parse and Translate a Block of Statements }

procedure Block;

begin

while Look <> 'e' do

Assignment;

end;

{–}

Измените процедуру Main чтобы она вызывала Block как показано ниже:

{–}

{ Parse and Translate a Main Program }

procedure Main;

begin

Match('b');

Prolog;

Block;

Match('e');

Epilog;

end;

{–}

Эта версия все еще не генерирует никакого кода для «операций присваивания»... все что она делает это съедает символы до тех пор, пока не увидит "e", означающее «END». Но она устанавливает основу для того, что следует дальше.

Следующий шаг, конечно, – это расширение кода для операций присваивания. Это то, что мы делали много раз до этого, поэтому я не буду задерживаться на этом. На этот раз, однако, я хотел бы работать с генерацией кода немного по-другому. До настоящего времени мы всегда просто вставляли Emits, которые генерируют выходной код в соответствии с подпрограммами синтасического анализа. Немного неструктурно, возможно, но это кажется самым простым способом и помогает видеть, какой код должен быть выдан для каждой конструкции.

Однако, я понимаю, что большинство из вас используют компьютер 80x86, так что от кода, сгенерированного для 68000 вам мало пользы. Некоторые из вас спрашивали меня, что если бы машинозависимый код мог бы быть собран в одном месте, то было бы проще перенастроить его на другой ЦПУ. Ответ конечно да.

Чтобы сделать это вставьте следующие подпрограммы «генерации кода»:

{–}

{ Clear the Primary Register }

procedure Clear;

begin

EmitLn('CLR D0');

end;

{–}

{ Negate the Primary Register }

procedure Negate;

begin

EmitLn('NEG D0');

end;

{–}

{ Load a Constant Value to Primary Register }

procedure LoadConst(n: integer);

begin

Emit('MOVE #');

WriteLn(n, ',D0');

end;

{–}

{ Load a Variable to Primary Register }

procedure LoadVar(Name: char);

begin

if not InTable(Name) then Undefined(Name);

EmitLn('MOVE ' + Name + '(PC),D0');

end;

{–}

{ Push Primary onto Stack }

procedure Push;

begin

EmitLn('MOVE D0,-(SP)');

end;

{–}

{ Add Top of Stack to Primary }

procedure PopAdd;

begin

EmitLn('ADD (SP)+,D0');

end;

{–}

{ Subtract Primary from Top of Stack }

procedure PopSub;

begin

EmitLn('SUB (SP)+,D0');

EmitLn('NEG D0');

end;

{–}

{ Multiply Top of Stack by Primary }

procedure PopMul;

begin

EmitLn('MULS (SP)+,D0');

end;

{–}

{ Divide Top of Stack by Primary }

procedure PopDiv;

begin

EmitLn('MOVE (SP)+,D7');

EmitLn('EXT.L D7');

EmitLn('DIVS D0,D7');

EmitLn('MOVE D7,D0');

end;

{–}

{ Store Primary to Variable }

procedure Store(Name: char);

begin

if not InTable(Name) then Undefined(Name);

EmitLn('LEA ' + Name + '(PC),A0');

EmitLn('MOVE D0,(A0)')

end;

{–}

Приятная особенность такого подхода, конечно, в том что мы можем перенастроить компилятор на новый ЦПУ просто переписав эти процедуры «генератора кода». Кроме того, позднее мы обнаружим что можем улучшить качество кода немного подправляя эти процедуры без необходимости изменения компилятора.

Обратите внимание, что и LoadVar и Store проверяют таблицу идентификаторов чтобы удостовериться, что переменная определена. Обработчик ошибки Undefined просто вызывает Abort:

{–}

{ Report an Undefined Identifier }

procedure Undefined(n: string);

begin

Abort('Undefined Identifier ' + n);

end;

{–}

Итак, теперь мы наконец готовы начать обработку выполнимого кода. Мы сделаем это заменив пустую версию процедуры Assignment.