Джек Креншоу - Давайте создадим компилятор!

• Название: Давайте создадим компилятор!
• Автор: Джек Креншоу
• Жанр: Программирование

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.

---

Но это действительно отдельный от компилятора проект, так что теперь я буду подразумевать что библиотека, называемая TINYLIB.LIB, существует.

Так как нам теперь нужно загружать ее, мы должны добавить ее загрузку в процедуру Header:

{–}

{ Write Header Info }

procedure Header;

begin

WriteLn('WARMST', TAB, 'EQU $A01E');

EmitLn('LIB TINYLIB');

end;

{–}

Она возьмет на себя эту часть работы. Теперь нам также необходимо распознавать команды ввода и вывода. Мы можем сделать это добавив еще два ключевых слова в наш список:

{–}

{ Definition of Keywords and Token Types }

const NKW = 11;

NKW1 = 12;

const KWlist: array[1..NKW] of Symbol =

('IF', 'ELSE', 'ENDIF', 'WHILE', 'ENDWHILE',

'READ', 'WRITE', 'VAR', 'BEGIN', 'END',

'PROGRAM');

const KWcode: string[NKW1] = 'xileweRWvbep';

{–}

(Обратите внимание, что здесь я использую кода в верхнем регистре чтобы избежать конфликта с 'w' из WHILE.) Затем нам нужны процедуры для обработки оператора ввода/вывода и его списка параметров:

{–}

{ Process a Read Statement }

procedure DoRead;

begin

Match('(');

GetName;

ReadVar;

while Look = ',' do begin

Match(',');

GetName;

ReadVar;

end;

Match(')');

end;

{–}

{ Process a Write Statement }

procedure DoWrite;

begin

Match('(');

Expression;

WriteVar;

while Look = ',' do begin

Match(',');

Expression;

WriteVar;

end;

Match(')');

end;

{–}

Наконец, мы должны расширить процедуру Block для поддержки новых типов операторов:

{–}

{ Parse and Translate a Block of Statements }

procedure Block;

begin

Scan;

while not(Token in ['e', 'l']) do begin

case Token of

'i': DoIf;

'w': DoWhile;

'R': DoRead;

'W': DoWrite;

else Assignment;

end;

Scan;

end;

end;

{–}

На этом все. Теперь у нас есть язык!

Заключение

К этому моменту мы полностью определили TINY. Он не слишком значителен... в действительности игрушечный комиплятор. TINY имеет только один тип данных и не имеет подпрограмм... но это законченный, пригодный для использования язык. Пока что вы не имеете возможности написать на нем другой компилятор или сделать что-нибудь еще очень серьезное, но вы могли бы писать программы для чтения входных данных, выполнения вычислений и вывода результатов. Не слишком плохо для игрушки.

Более важно, что мы имеем твердую основу для дальнейшего развития. Я знаю, что вы будете рады слышать это: в последний раз я начал с создания синтаксического анализатора заново... с этого момента я предполагаю просто добавлять возможности в TINY пока он не превратится в KISS. Ох, будет время, когда нам понадобится попробовать некоторые вещи с новыми копиями Cradle, но как только мы разузнаем как они делаются, они будут встроены в TINY.

Какие это будут возможности? Хорошо, для начала нам понадобятся подпрограммы и функции. Затем нам нужна возможность обрабатывать различные типы, включая массивы, строки и другие структуры. Затем нам нужно работать с идеей указателей. Все это будет в следующих главах.

Увидимся.

В справочных целях полный листинг TINY версии 1.0 показан ниже:

{–}

program Tiny10;

{–}

{ Constant Declarations }

const TAB = ^I;

CR = ^M;

LF = ^J;

LCount: integer = 0;

NEntry: integer = 0;

{–}

{ Type Declarations }

type Symbol = string[8];

SymTab = array[1..1000] of Symbol;

TabPtr = ^SymTab;

{–}

{ Variable Declarations }

var Look : char; { Lookahead Character }

Token: char; { Encoded Token }

Value: string[16]; { Unencoded Token }

const MaxEntry = 100;

var ST : array[1..MaxEntry] of Symbol;

SType: array[1..MaxEntry] of char;

{–}

{ Definition of Keywords and Token Types }

const NKW = 11;

NKW1 = 12;

const KWlist: array[1..NKW] of Symbol =

('IF', 'ELSE', 'ENDIF', 'WHILE', 'ENDWHILE',

'READ', 'WRITE', 'VAR', 'BEGIN', 'END',

'PROGRAM');

const KWcode: string[NKW1] = 'xileweRWvbep';

{–}

{ 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;

{–}

{ 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 NewLine;

begin

while Look = CR do begin

GetChar;

if Look = LF then GetChar;

SkipWhite;

end;

end;

{–}

{ Match a Specific Input Character }

procedure Match(x: char);

begin

NewLine;

if Look = x then GetChar

else Expected('''' + x + '''');

SkipWhite;

end;

{–}

{ Table Lookup }

function Lookup(T: TabPtr; s: string; n: integer): integer;

var i: integer;

found: Boolean;

begin

found := false;

i := n;

while (i > 0) and not found do

if s = T^[i] then

found := true

else

dec(i);

Lookup := i;

end;

{–}

{ Locate a Symbol in Table }

{ Returns the index of the entry. Zero if not present. }

function Locate(N: Symbol): integer;

begin

Locate := Lookup(@ST, n, MaxEntry);

end;

{–}

{ Look for Symbol in Table }

function InTable(n: Symbol): Boolean;

begin

InTable := Lookup(@ST, n, MaxEntry) <> 0;

end;

{–}

{ Add a New Entry to Symbol Table }

procedure AddEntry(N: Symbol; T: char);

begin

if InTable(N) then Abort('Duplicate Identifier ' + N);

if NEntry = MaxEntry then Abort('Symbol Table Full');

Inc(NEntry);

ST[NEntry] := N;

SType[NEntry] := T;

end;

{–}

{ Get an Identifier }

procedure GetName;

begin

NewLine;

if not IsAlpha(Look) then Expected('Name');

Value := '';

while IsAlNum(Look) do begin

Value := Value + UpCase(Look);

GetChar;

end;

SkipWhite;

end;

{–}

{ Get a Number }

function GetNum: integer;

var Val: integer;

begin

NewLine;

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

Val := 0;

while IsDigit(Look) do begin

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

GetChar;

end;

GetNum := Val;

SkipWhite;

end;

{–}

{ Get an Identifier and Scan it for Keywords }

procedure Scan;

begin

GetName;

Token := KWcode[Lookup(Addr(KWlist), Value, NKW) + 1];

end;

{–}

{ Match a Specific Input String }

procedure MatchString(x: string);

begin

if Value <> x then Expected('''' + x + '''');

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;

{–}

{ Generate a Unique Label }

function NewLabel: string;

var S: string;

begin

Str(LCount, S);

NewLabel := 'L' + S;

Inc(LCount);

end;

{–}

{ Post a Label To Output }

procedure PostLabel(L: string);

begin

WriteLn(L, ':');

end;

{–}

{ Clear the Primary Register }

procedure Clear;

begin

EmitLn('CLR D0');

end;

{–}

{ Negate the Primary Register }

procedure Negate;

begin

EmitLn('NEG D0');

end;

{–}

{ Complement the Primary Register }

procedure NotIt;

begin

EmitLn('NOT 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: string);

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;

{–}

{ AND Top of Stack with Primary }

procedure PopAnd;

begin

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

end;

{–}

{ OR Top of Stack with Primary }

procedure PopOr;

begin

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

end;

{–}

{ XOR Top of Stack with Primary }

procedure PopXor;

begin

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

end;

{–}

{ Compare Top of Stack with Primary }

procedure PopCompare;

begin

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

end;

{–}

{ Set D0 If Compare was = }

procedure SetEqual;

begin

EmitLn('SEQ D0');

EmitLn('EXT D0');

end;

{–}

{ Set D0 If Compare was != }

procedure SetNEqual;

begin

EmitLn('SNE D0');

EmitLn('EXT D0');

end;

{–}

{ Set D0 If Compare was > }

procedure SetGreater;

begin

EmitLn('SLT D0');

EmitLn('EXT D0');

end;

{–}

{ Set D0 If Compare was < }

procedure SetLess;

begin

EmitLn('SGT D0');

EmitLn('EXT D0');

end;

{–}

{ Set D0 If Compare was <= }

procedure SetLessOrEqual;

begin

EmitLn('SGE D0');

EmitLn('EXT D0');

end;

{–}

{ Set D0 If Compare was >= }

procedure SetGreaterOrEqual;

begin

EmitLn('SLE D0');

EmitLn('EXT D0');

end;

{–}

{ Store Primary to Variable }

procedure Store(Name: string);

begin

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

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

EmitLn('MOVE D0,(A0)')

end;

{–}

{ Branch Unconditional }

procedure Branch(L: string);

begin

EmitLn('BRA ' + L);

end;

{–}

{ Branch False }

procedure BranchFalse(L: string);

begin

EmitLn('TST D0');

EmitLn('BEQ ' + L);

end;

{–}

{ Read Variable to Primary Register }

procedure ReadVar;

begin

EmitLn('BSR READ');

Store(Value[1]);

end;

{ Write Variable from Primary Register }

procedure WriteVar;

begin

EmitLn('BSR WRITE');

end;

{–}

{ Write Header Info }

procedure Header;

begin

WriteLn('WARMST', TAB, 'EQU $A01E');

end;

{–}

{ Write the Prolog }

procedure Prolog;

begin

PostLabel('MAIN');

end;

{–}

{ Write the Epilog }