Джек Креншоу - Давайте создадим компилятор!
Это оказалось тяжелым делом! В конце-концов я понял, что глупо было и пытаться. Достигнув столького используя идею маленьких экспериментов, основанных на односимвольных токенах и простых, специализированных программах, я отказался от них в пользу работы с полным компилятором. Это не сработало.
Поэтому мы собираемся возвратиться к своим корням, так сказать. В этой и следующей главах я буду снова использовать односимвольные токены для исследования концепции процедур, освобожденный от другого багажа, накопленного нами на предыдущих уроках. Фактически, я даже не буду пытаться в конце этого урока обьединить конструкции в компилятор TINY. Мы оставим это на потом.
В конце концов на этот раз вам не понадобится что-то большее, так что давайте не будем больше тратить времени зря и двинемся вперед.
Основы
Все современные центральные процессоры предоставляют прямую поддержку вызовов процедур и 68000 не исключение. Для 68000 вызов – BSR (PC-относительная версия) или JSR, и возвращение RTS. Все что мы должны сделать это организовать для компилятора выдачу этих команд в соответствующих местах.
В действительности есть три вещи, которые мы должны рассмотреть. Одна из них – механизм вызова/возврата. Вторая – механизм определения процедур. И, наконец, вопрос передачи параметров в вызываемую процедуру. Ни одна из этих вещей не является в действительности очень сложной и мы можем конечно позаимствовать то, что сделано в других языках... нет необходимости заново изобретать колесо. Из этих трех вопросов передача параметров займет большую часть нашего внимания просто потому что здесь существует много возможностей.
Основа для экспериментов
Как всегда нам понадобится некоторое программное обеспечение, которое послужит нам как основание для того, что мы делаем. Нам не нужна полная версия компилятора TINY но нам нужна достаточная его часть для того, чтобы некоторые конструкции были представлены. В частности, нам нужна по крайней мере возможность обрабатывать утверждения некоторых видов и объявления данных.
Программа, показанная ниже является такой основой. Это остаточная форма TINY с односимвольными токенами. Она имеет объявления данных, но только в их самой простейшей форме... никаких списков или инициализаторов. Имеются операции присваивания, но только вида
<ident> = <ident>
Другими словами, единственным допустимым выражением является одиночное имя переменной. Нет никаких управляющих конструкций... единственным допустимым утверждением является присваивание.
Большую часть программы составляют просто подпрограммы из стандартного Cradle. Я показал ее здесь полностью только для того, чтобы быть уверенным что все мы начинаем с одного места:
{–}
program Calls;
{–}
{ Constant Declarations }
const TAB = ^I;
CR = ^M;
LF = ^J;
{–}
{ Variable Declarations }
var Look: char; { Lookahead Character }
var ST: Array['A'..'Z'] of char;
{–}
{ Read New Character From Input Stream }
procedure GetChar;
begin
Read(Look);
end;
{–}
{ Report an Error }
procedure Error(s: string);
begin
WriteLn;
WriteLn(^G, 'Error: ', s, '.');
end;
{–}
{ Report Error and Halt }
procedure Abort(s: string);
begin
Error(s);
Halt;
end;
{–}
{ Report What Was Expected }
procedure Expected(s: string);
begin
Abort(s + ' Expected');
end;
{–}
{ Report an Undefined Identifier }
procedure Undefined(n: string);
begin
Abort('Undefined Identifier ' + n);
end;
{–}
{ Report an Duplicate Identifier }
procedure Duplicate(n: string);
begin
Abort('Duplicate Identifier ' + n);
end;
{–}
{ Get Type of Symbol }
function TypeOf(n: char): char;
begin
TypeOf := ST[n];
end;
{–}
{ Look for Symbol in Table }
function InTable(n: char): Boolean;
begin
InTable := ST[n] <> ' ';
end;
{–}
{ Add a New Symbol to Table }
procedure AddEntry(Name, T: char);
begin
if Intable(Name) then Duplicate(Name);
ST[Name] := T;
end;
{–}
{ Check an Entry to Make Sure It's a Variable }
procedure CheckVar(Name: char);
begin
if not InTable(Name) then Undefined(Name);
if TypeOf(Name) <> 'v' then Abort(Name + ' is not a
variable');
end;
{–}
{ Recognize an Alpha Character }
function IsAlpha(c: char): boolean;
begin
IsAlpha := upcase(c) in ['A'..'Z'];
end;
{–}
{ Recognize a Decimal Digit }
function IsDigit(c: char): boolean;
begin
IsDigit := c in ['0'..'9'];
end;
{–}
{ Recognize an AlphaNumeric Character }
function IsAlNum(c: char): boolean;
begin
IsAlNum := IsAlpha(c) or IsDigit(c);
end;
{–}
{ Recognize an Addop }
function IsAddop(c: char): boolean;
begin
IsAddop := c in ['+', '-'];
end;
{–}
{ Recognize a Mulop }
function IsMulop(c: char): boolean;
begin
IsMulop := c in ['*', '/'];
end;
{–}
{ Recognize a Boolean Orop }
function IsOrop(c: char): boolean;
begin
IsOrop := c in ['|', '~'];
end;
{–}
{ Recognize a Relop }
function IsRelop(c: char): boolean;
begin
IsRelop := c in ['=', '#', '<', '>'];
end;
{–}
{ Recognize White Space }
function IsWhite(c: char): boolean;
begin
IsWhite := c in [' ', TAB];
end;
{–}
{ Skip Over Leading White Space }
procedure SkipWhite;
begin
while IsWhite(Look) do
GetChar;
end;
{–}
{ Skip Over an End-of-Line }
procedure Fin;
begin
if Look = CR then begin
GetChar;
if Look = LF then
GetChar;
end;
end;
{–}
{ Match a Specific Input Character }
procedure Match(x: char);
begin
if Look = x then GetChar
else Expected('''' + x + '''');
SkipWhite;
end;
{–}
{ Get an Identifier }
function GetName: char;
begin
if not IsAlpha(Look) then Expected('Name');
GetName := UpCase(Look);
GetChar;
SkipWhite;
end;
{–}
{ Get a Number }
function GetNum: char;
begin
if not IsDigit(Look) then Expected('Integer');
GetNum := Look;
GetChar;
SkipWhite;
end;
{–}
{ Output a String with Tab }
procedure Emit(s: string);
begin
Write(TAB, s);
end;
{–}
{ Output a String with Tab and CRLF }
procedure EmitLn(s: string);
begin
Emit(s);
WriteLn;
end;
{–}
{ Post a Label To Output }
procedure PostLabel(L: string);
begin
WriteLn(L, ':');
end;
{–}
{ Load a Variable to the Primary Register }
procedure LoadVar(Name: char);
begin
CheckVar(Name);
EmitLn('MOVE ' + Name + '(PC),D0');
end;
{–}
{ Store the Primary Register }
procedure StoreVar(Name: char);
begin
CheckVar(Name);
EmitLn('LEA ' + Name + '(PC),A0');
EmitLn('MOVE D0,(A0)')
end;
{–}
{ Initialize }
procedure Init;
var i: char;
begin
GetChar;
SkipWhite;
for i := 'A' to 'Z' do
ST[i] := ' ';
end;
{–}
{ Parse and Translate an Expression }
{ Vestigial Version }
procedure Expression;
begin
LoadVar(GetName);
end;
{–}
{ Parse and Translate an Assignment Statement }
procedure Assignment;
var Name: char;
begin
Name := GetName;
Match('=');
Expression;
StoreVar(Name);
end;
{–}
{ Parse and Translate a Block of Statements }
procedure DoBlock;
begin
while not(Look in ['e']) do begin
Assignment;
Fin;
end;
end;
{–}
{ Parse and Translate a Begin-Block }
procedure BeginBlock;
begin
Match('b');
Fin;
DoBlock;
Match('e');
Fin;
end;
{–}
{ Allocate Storage for a Variable }
procedure Alloc(N: char);
begin
if InTable(N) then Duplicate(N);
ST[N] := 'v';
WriteLn(N, ':', TAB, 'DC 0');
end;
{–}
{ Parse and Translate a Data Declaration }
procedure Decl;
var Name: char;
begin
Match('v');
Alloc(GetName);
end;
{–}
{ Parse and Translate Global Declarations }
procedure TopDecls;
begin
while Look <> 'b' do begin
case Look of
'v': Decl;
else Abort('Unrecognized Keyword ' + Look);
end;
Fin;
end;
end;
{–}
{ Main Program }
begin
Init;
TopDecls;
BeginBlock;
end.
{–}
Обратите внимание, что у нас есть таблица идентификаторов и есть логика для проверки допустимости имени переменной. Также стоит обратить внимание на то, что я включил код, который вы видели ранее для поддержки пробелов и переносов строк. Наконец заметьте, что основная программа ограничена как обычно операторными скобками BEGIN-END.
Если вы скопировали программу в Turbo, первым делом нужно откомпилировать ее и удостовериться что она работает. Сделайте несколько объявлений а затем блок begin. Попробуйте что-нибудь вроде:
va (для VAR A)
vb (для VAR B)
vc (для VAR C)
b (для BEGIN)
a=b
b=c
e. (для END.)
Как обычно, вы должны сделать некоторые преднамеренные ошибки и проверить, что программа правильно их отлавливает.
Объявление процедуры
Если вы удовлетворены, как работает наша маленькая программа, тогда пришло время поработать с процедурами. Так как мы еще не говорили о параметрах мы начнем с рассмотрения только таких процедур которые не имеют списка параметров.
Для начала, давайте рассмотрим простую программу с процедурой и подумаем о коде который мы хотели бы увидеть для нее сгенерированным:
PROGRAM FOO;
.
.
PROCEDURE BAR; BAR:
BEGIN .
. .
. .
END; RTS
BEGIN { MAIN PROGRAM } MAIN:
. .
. .
FOO; BSR BAR
. .
. .
END. END MAIN
Здесь я показал конструкции высокоуровневого языка слева и желаемый ассемблерный код справа. Прежде всего заметьте, что здесь несомненно нам не нужно генерировать много кода! Для большей части процедуры и основной программы наши существующие конструкции позаботятся о генерируемом коде.
Ключ к работе с телом процедуры – понимание того, что хотя процедура может быть очень длинной, ее объявление в действительности не отличается от объявления переменной. Это просто еще один вид объявлений. Мы можем записать БНФ:
<declaration> ::= <data decl> | <procedure>
Это означает, что можно легко изменить TopDecl для работы с процедурами. Как насчет синтаксиса процедуры? Хорошо, вот предлагаемый синтаксис, который по существу такой же как и в Pascal:
<procedure> ::= PROCEDURE <ident> <begin-block>
Здесь практически не требуется никакой генерации кода., кроме генерации внутри блока begin. Мы должны только выдать метку в начале процедуры и RTS в конце.
