computer_knowledge_notes/Compiling-Principle/compiler-example.md

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### 什么是编译器?
个人认为,编译器是从一个指令集到另一个指令集的**映射工具**。为实现此功能任何编译器都需要做这3件事1是**分解**原指令集2是**分析**原指令集即将原指令集转化为等价于目标指令集的结构显然这个结构也是等价于目标指令集的3是将所得的结构**重组**成目标指令集。以v9.js为例它也做的是这三件事1构建词法分析器2构建语法分析器3构建虚拟机及指令集。
### 四个主要的函数
* next:获取下一个标记,用于词法分析
所有支持的标记都被放入一个枚举类型中词法分析器的框架换行符宏定义标识符与符号表数字字符串注释lookahead关键字与内置函数
* decl:语法分析,使用递归下降的方法
BNF语法左递归的消除
变量定义EBNF表示解析变量的定义
函数定义:函数定义的解析,解析参数,函数体的解析
* expr:解析一个表达式
stmt函数解析一个语句IFWHILERETURNBREAKCONTINUEFORDOSWITCHCASE,ASM,VA_START,DEFAULT,GOTO,ID,其它语句)
运算符的优先级:逆波兰式,一元运算符,二元运算符
### 一个简化的计算机
* 内存:text(代码段)data(数据段)stack(栈)
* 寄存器pc(程序计数器)sp(指针寄存器)bp(基址寄存器)ax(通用寄存器)
* 指令集一个字符型数组ops[]和一个枚举类型
1. IMM(将立即数放入ax)LC(将字符地址放入ax)LI(将整数地址放入ax),SC(将ax中的数据放入栈中),SI(将ax中的数据放入栈中)
2. PSHA(将ax的值入栈)
3. JMP(无条件跳转)
4. JZ/JNZ(ax为零/不为零跳转)
5. CALL调用RET返回ENT子函数调用ADJ清空栈中子函数的参数LEV返回LEA参数调用
6. 运算符指令要注意第一个参数在栈顶第二个参数在ax中
7. 内置函数exit,open,close,read,printf,malloc,memset,memcmp
### 全局变量
* file字符型指针用于指向预处理包含文件的文件名或源文件的文件名
* cmd字符型指针用于指向命令的名字
* pos字符型指针用于指示源文件中字符的位置
* incl字符型指针用于指示预处理包含文件的路径
* tk整型变量用于记录当前标记
* ts、ip整型变量分别指代码段和代码指针
* gs、data整型变量指数据段、当前偏移
* bss整型变量bss偏移
* loc整型变量本地帧偏移
* line整型变量用于记录行号
* ival整型变量当前标记的整数值
* errors整型变量错误的数量
* verbose整型变量c编译器的-v选项输出详细信息
* debug整型变量c编译器的-s选项打印源和生成代码
* ffun整型变量末解决的函数计数器
* va、vp整形变量分别指变量池和变量指针
* e整型变量的指针是表达式树的指针
* pdata整型变量的指针数据段修补指针
* pbss整型变量的指针BSS段修补指针
* fval双精度型变量当前标记的双精度型变量
* ty无符号整型变量当前解析的子表达式类型
* rt无符号整型变量当前解析的函数返回类型
* bigend无符号整型变量大端机器
* info_fd文件句柄
* idident_t结构体的指针当前解析标识符
### 标记与汇编码
- 标记
![标记](tokens.png)
- 汇编码
![汇编码](assembly.png)
### 静态变量
* iline静态整型变量预处理包含文件所在的行
* ifile静态字符型指针变量可能代表预处理包含文件的句柄
* ipos静态字符型指针变量意指预处理包含文件在文件中的位置
* iname静态字符型数组保存着预处理包含文件的路径的字符串
* brk静态整型变量
### main函数
* 输入整型变量argc是变量个数argv是字符型指针变量的数组输出整型变量
* 数据结构:
hdr结构体看起来像是在模拟硬盘
outfile字符型指针输出文件的文件名
tmain:ident_t结构体的指针
* 工作流程:获取编译参数,为目标代码申请内存空间,将源文件读入内存,将源代码转换为目标代码,将目标代码写入文件中。
### next函数
* 详见src/xvcc.c文件
* 无输入,无输出,操作的均为静态变量和公共变量。把源码输出为标记流。
* 所有标记都放在一个枚举型变量中,注意标记是有顺序的
* 私有变量p,hm
* b整型变量表明一个字符串或文件的长度
* 处理逻辑:
* 如果是空格,水平制表'\t',垂直制表'\v',回车'\r',换页'\f',则跳出本循环,读下一个字符。
* 如果是换行'\n'则行数加1,跳出本循环,读下一个字符。
* 如果是'#',则判断是否是预处理语句"#include",依次读取预处理包含文件。
* 如果是字母、下划线或美元符号"$"
* 如果是数字,
* 如果是斜杠“/”,可能是除号或注释。
* 如果是斜杠"\"或",判断是哪种转义字符。
* 如果是“=”可能是Eq或Assign。
* 如果是运算符,则为tk赋值相应的标记。
* 如果是其它符号,则为tk赋值相应的标记。
```
变量id(Id), Ptr, Notf, Nzf, Fun, FFun, 函数调用Fcall, 符号标记(Label, FLabel),
Cic, Cuc, Cis, Cus, Addaf, Subaf, Mulaf, Dvua,
Divaf, Mdua, Srua,
* 关键字标记(括号内为标记)
asm(Asm) auto(Auto) break(Break) case(Case) char(Char) const
continue(Continue) default(Default) do(Do) double(Double)
else(Else) enum(Enum) extern float(Float) for(For) goto(Goto)
if(If) int(Int) long(Long) register return(Return) short(Short)
signed sizeof(Sizeof) static(Static) struct(Struct)
switch(Switch) typedef(TypeDef) union(Union) unsigned(Unsigned)
void(Void) volatile while(While)
va_list(Va_list), va_start(Va_start), va_arg(Va_arg),
整数Num, 浮点数Numf, 多个点Dots,
汇编指令Lea, 汇编指令Leag,汇编指令Cid, 汇编指令Cud, 汇编指令Cdi, 汇编指令Cdu,
汇编指令Eqf, 汇编指令Nef, 汇编指令Ltu, 汇编指令Ltf, 汇编指令Geu, 汇编指令Gef, 汇编指令Sru, 汇编指令Addf, 汇编指令Subf, 汇编指令Mulf,汇编指令Dvu, 汇编指令Divf, 汇编指令Mdu,
```
```
* 运算符标记,从上到下优先级降低
()Paren []Brak ->Arrow .Dot
!Not ~ ++Inc --Dec + - * (type) sizeof
*Mul /Div %Mod
+Add -Sub
<<Shl >>Shr
<Lt <=Le >Gt >=Ge
==Eq !=Ne
&And
^Xor
|Or
&&Lan
||Lor
?:Cond
=Assign +=Adda -=Suba *=Mula /=Diva %=Moda &=Anda ^=Xora |=Ora <<=Shla >>=Shra
,Comma
```
### stmt函数
* 无输入,无输出,操作的均为静态变量和公共变量。把语句解析成汇编代码。
* 私有变量c, d, et, cmin, cmax
a看起来像是语句的某个跳转入口
b看起来像是语句的某个跳转入口
es用于存储表达树的指针
* 处理逻辑:
* IF语句判断表达式的值为真则顺序执行然后跳转到语句末尾为假则跳转到else语句。
* WHILE语句判断表达式的值为真则顺序执行然后跳转到语句前端为假则跳到语句末尾。
* RETURE语句使用LEV指令返回函数。
* Break语句
### expr函数
* 输入整型,无返回值。把表达式解析成汇编代码。
* 如果是数字标记为Num或Numf。
* 如果是字符串标记为Leag。
* 如果是Id,
* 如果是Va_arg,
* 如果是Sizeof
### decl函数
- 输入整型,无返回值。
### info_函数
* info_open输入文件名的指针无返回值。打开文件将文件句柄赋值给公共变量为ip赋值。
* mapfile输入文件名的指针输出字符型指针将文件内容载入到内存中。
### 指令发射器(introduction emitter)
* em,emi,emj,eml,emg,emf,patch
### 分析器
* next, imm, immf, tsize, tinc, talign, basetype, type, decl, member
* dline是个分析器将行中的某个位置到行末的距离输出到句柄为info_fd的文件中。
* skip输入整型变量c,无输出作用是跳过标记c。
### 表达式分析
* node, nodc, mul, add, flot, ind, addr, assign, trim, cast, expr,
### 表达式生成
* lmod, smod, lbf, opf, opaf, lbi, lb, opt, opi, op, opa, rv, stmt
* testnot输入表达式树指针和一个整数返回一个整数。
* test输入表达式树的指针和一个整数返回一个整数。
* opt输入表达式树指针无返回值。