Давайте создадим компилятор!
Давайте создадим компилятор! читать книгу онлайн
Эта серия, написанная в период с 1988 по 1995 года и состоящая из шестнадцати частей, является нетехническим введением в конструирование компиляторов. Серия является руководством по теории и практике разработки синтаксических анализаторов и компиляторов языков программирования. До того как вы закончите чтение этой книги, вы раскроете каждый аспект конструирования компиляторов, разработаете новый язык программирования и создадите работающий компилятор.
Внимание! Книга может содержать контент только для совершеннолетних. Для несовершеннолетних чтение данного контента СТРОГО ЗАПРЕЩЕНО! Если в книге присутствует наличие пропаганды ЛГБТ и другого, запрещенного контента - просьба написать на почту [email protected] для удаления материала
Так как мы получили новый оператор, мы должны добавить его вызов в процедуру Block:
{–}
{ Recognize and Translate a Statement Block }
procedure Block;
begin
while not(Look in ['e', 'l']) do begin
case Look of
'i': DoIf;
'w': DoWhile;
else Other;
end;
end;
end;
{–}
Никаких других изменений не требуется.
Хорошо, протестируйте новую программу. Заметьте, что на этот раз код <condition> находится внутри верхней метки, как раз там, где нам надо. Попробуйте несколько вложенных циклов. Испробуйте циклы внутри IF и IF внутри циклов. Если вы немного напутаете то, что вы должны набирать, не смущайтесь: вы пишите ошибки и в других языках, не правда ли? Код будет выглядеть более осмысленным, когда мы получим полные ключевые слова.
Я надеюсь, что к настоящему времени вы начинаете понимать, что это действительно просто. Все, что нам необходимо было сделать для того, чтобы создать новую конструкцию, это разработать ее синтаксически-управляемый перевод. Код возникает из него, и это не влияет на другие подпрограммы. Как только вы почувствуете это, вы увидите, что можете добавлять новые конструкции почти также быстро, как вы можете их придумывать.
Оператор LOOP
Мы могли бы остановиться на этом и иметь работающий язык. Много раз было показано, что языка высокого уровня всего с двумя конструкциями IF и WHILE достаточно для написания структурного кода. Но раз уж мы начали, то давайте немного расширим репертуар.
Эта конструкция даже проще, так как она совсем не имеет проверки условия... это бесконечный цикл. Имеет ли смысл такой цикл? Немного сам по себе, но позднее мы собираемся добавить команду BREAK, которая даст нам способ выхода из цикла. Она делает язык значительно более богатым, чем Паскаль, который не имеет команды выхода из цикла и также позволяет избежать забавных конструкций типа WHILE(1) или WHILE TRUE в C и Паскале.
Синтаксис прост:
LOOP <block> ENDLOOP
Синтаксически управляемый перевод:
LOOP { L = NewLabel;
PostLabel(L) }
<block>
ENDLOOP { Emit(BRA L }
Соответствующий код показан ниже. Так как мы уже использовали "l" для ELSE на этот раз я использовал последнюю букву "p" как «ключевое слово».
{–}
{ Parse and Translate a LOOP Statement }
procedure DoLoop;
var L: string;
begin
Match('p');
L := NewLabel;
PostLabel(L);
Block;
Match('e');
EmitLn('BRA ' + L);
end;
{–}
После того, как вы вставите эту подпрограмму, не забудьте добавить строчку в Block для ее вызова.
REPEAT-UNTIL
Имеется одна конструкция, которую я взял напрямую из Паскаля. Синтаксис:
REPEAT <block> UNTIL <condition>
и синтаксически-управляемый перевод:
REPEAT { L = NewLabel;
PostLabel(L) }
<block>
UNTIL
<condition> { Emit(BEQ L) }
Как обычно, код вытекает отсюда довольно легко:
{–}
{ Parse and Translate a REPEAT Statement }
procedure DoRepeat;
var L: string;
begin
Match('r');
L := NewLabel;
PostLabel(L);
Block;
Match('u');
Condition;
EmitLn('BEQ ' + L);
end;
{–}
Как и прежде, мы должны добавить вызов DoRepeat в Block. Хотя на этот раз есть различия. Я решил использовать "r" вместо REPEAT (естественно), но я также решил использовать "u" вместо UNTIL. Это означает, что "u" должен быть добавлен к множеству символов в условии while. Это символы, которые сигнализируют о выходе из текущего блока... символы «follow», на жаргоне разработчиков компиляторов.
{–}
{ Recognize and Translate a Statement Block }
procedure Block;
begin
while not(Look in ['e', 'l', 'u']) do begin
case Look of
'i': DoIf;
'w': DoWhile;
'p': DoLoop;
'r': DoRepeat;
else Other;
end;
end;
end;
{–}
Цикл FOR
Цикл FOR очень удобен, но он тяжел для трансляции. Не столько потому, что сама конструкция трудна... в конце концов это всего лишь цикл... но просто потому, что она трудна для реализации на ассемблере. Как только код придуман, трансляция достаточно проста.
Фаны Си любят цикл FOR этого языка (фактически он проще для кодирования), но вместо него я выбрал синтаксис очень похожий на синтаксис из старого доброго Бейсика:
FOR <ident> = <expr1> TO <expr2> <block> ENDFOR
Сложность трансляции цикла «FOR» зависит от выбранного вами способа его реализации, от пути, которым вы решили определять правила обработки ограничений. Рассчитывается ли expr2 каждый раз при прохождении цикла, например, или оно обрабатывается как постоянное ограничение? Всегда ли вы проходите цикл хотя бы раз, как в Fortran, или нет. Все становится проще, если вы приверженец точки зрения что эта конструкция эквивалентна:
<ident> = <expr1>
TEMP = <expr2>
WHILE <ident> <= TEMP
<block>
ENDWHILE
Заметьте, что с этим определением цикла <block> не будет выполнен вообще если <expr1> изначально больше чем <expr2>.
Код 68000, необходимый для этого, сложней чем все что мы делали до сих пор. Я сделал несколько попыток, помещая и счетчик и верхний предел в стек, в регистры и т.д. В конечном итоге я остановился на гибридном варианте размещения, при котором счетчик помещается в памяти (поэтому он может быть доступен внутри цикла) а верхний предел – в стеке. Оттранслированный код получился следующий:
<ident> ; получить имя счетчика цикла
<expr1> ; получить начальное значение
LEA <ident>(PC),A0 ; обратиться к счетчику цикла
SUBQ #1,D0 ; предварительно уменьшить его
MOVE D0,(A0) ; сохранить его
<expr1> ; получить верхний предел
MOVE D0,-(SP) ; сохранить его в стеке
L1: LEA <ident>(PC),A0 ; обратиться к счетчику цикла
MOVE (A0),D0 ; извлечь его в D0
ADDQ #1,D0 ; увеличить счетчик
MOVE D0,(A0) ; сохранить новое значение
CMP (SP),D0 ; проверить диапазон
BLE L2 ; пропустить если D0 > (SP)
<block>
BRA L1 ; цикл для следующего прохода
L2: ADDQ #2,SP ; очистить стек
Ничего себе! Это же куча кода... строка, содержащая <block> кажется совсем потерявшейся. Но это лучшее из того, что я смог придумать. Я полагаю, чтобы вам помочь, вы должны иметь в виду что в действительности это всего лишь шестнадцать слов, в конце концов. Если кто-нибудь сможет оптимизировать это лучше, пожалуйста дайте мне знать.
Однако, подпрограмма анализа довольно проста теперь, когда у нас есть код:
{–}
{ Parse and Translate a FOR Statement }
procedure DoFor;
var L1, L2: string;
Name: char;
begin
Match('f');
L1 := NewLabel;
L2 := NewLabel;
Name := GetName;
Match('=');
Expression;
EmitLn('SUBQ #1,D0');
EmitLn('LEA ' + Name + '(PC),A0');
EmitLn('MOVE D0,(A0)');
Expression;
EmitLn('MOVE D0,-(SP)');
PostLabel(L1);
EmitLn('LEA ' + Name + '(PC),A0');
EmitLn('MOVE (A0),D0');
EmitLn('ADDQ #1,D0');
EmitLn('MOVE D0,(A0)');
EmitLn('CMP (SP),D0');
EmitLn('BGT ' + L2);
Block;
Match('e');
EmitLn('BRA ' + L1);
PostLabel(L2);
EmitLn('ADDQ #2,SP');
end;
{–}
Так как в этой версии синтаксического анализатора у нас нет выражений, я использовал тот же самый прием что и для Condition и написал подпрограмму:
{–}
{ Parse and Translate an Expression }
{ This version is a dummy }
Procedure Expression;
begin
EmitLn('<expr>');
end;
{–}
