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4.從語法樹到OP CODE

知道咱們的虛擬機能夠執(zhí)行OP CODE之后,下一步就要考慮,怎么從語法樹里面生成咱們需要的OP CODE了。簡單來講,語法樹就是將程序的邏輯按照樹狀組織并保存在內存中的一種形式。有關于更詳細的信息,搜“Syntax Tree”,到處都是解釋。

一時不明白也沒關系,我們來看一個直觀的例子??紤]a+b這樣一個基本形式的表達式。這個表達式既可以按照我們所寫的這樣,分為a,+,b三個部分串行表示,也可以表示成下圖的樣子



可能一個表達式你還看不出來樹形的優(yōu)勢。要是表達式級聯起來,就顯示出這種表示的威力了:


 
這樣一個語法樹,可以不借助任何別的手段,保存了表達式的優(yōu)先級關系。這里的語法樹表示的就是(A+B)*C的表達式。同時,在語法樹上求值也很方便,后根遍歷語法樹就可以了。即先算出左右節(jié)點的值,再根據當前節(jié)點符號求出當前節(jié)點值。

王陽明說,知行合一。知道了語法樹是什么東西,我們就要開始考慮怎么用了。“怎么用”這個問題可以分成兩個部分,第一,語法樹怎么實現。第二,語法樹怎么生成op code。啊,先不要把語法樹想象的這么復雜。在這里,我們的運算符只有加號,一個加號也只能帶兩個int的值節(jié)點,而不能遞歸的帶上一個符號節(jié)點。也就是說,這棵樹只可能有一種形式而已。

首先來解決語法樹怎么實現的問題。在這個問題上,我們只需要把握一點,語法樹是一個天然的composite模式。我們用一個UML來看看這個只有加法算符的語法樹定義:
 
唔,很簡潔,不是么。Node_type是一個syntax_node_types類型的枚舉,這個枚舉告訴以后的代碼生成器這個抽象的node究竟是個什么類型,然后代碼生成器再還原它原本的類型并生成適當的代碼。op是一個operators類型的枚舉,表示一個二元運算的操作符。對于本例,只有operators::add可用。
在有了基本實現之后,再考慮一下其它需求,例如語法樹節(jié)點類型之間的可能存在的循環(huán)依賴問題,語法樹的深淺拷貝問題,等等,最終SASL的語法樹節(jié)點接口是這樣的:

 1 struct node{
 2     syntax_node_types type;
 3     template <typename NodeT> NodeT* clone() const;
 4     template <typename NodeT> NodeT* deepcopy() const;
 5 protected:
 6     virtual node* clone_impl() const = 0;
 7     virtual node* deepcopy_impl() const = 0;
 8 };
 9 
10 struct binary_expression: public node{
11     operators op;
12     boost::shared_ptr<constant> left_expr;
13     boost::shared_ptr<constant> right_expr;
14 };
15 
16 struct constant: public node{
17     int val;
18 };

道理復雜,不過實際上,并沒有那么復雜吧?
下面來解決第二個問題:怎么用表達式樹產生代碼?我不多解釋,直接上代碼,相信你一定會看明白的:

1 vm_codegen& vm_codegen::emit_expression( const binary_expression& expr ){
2     if ( expr.op != operators::add ){ return *this; }
3     int c0 = expr.left_expr->val;
4     int c1 = expr.right_expr->val;
5     ins_.push_back( instruction( op_loadrc, r0, c0 ) );
6     ins_.push_back( instruction( op_loadrc, r1, c1 ) );
7     ins_.push_back( instruction( op_add, r0, r1 ) );
8     return *this;
9 }


然后我們將生成語法樹,生成code,運行code的代碼補上,運行,OK~
你一定會說,啊,硬性綁定寄存器!太可怕了!如果表達式復雜了該怎么辦呢?呵呵。這些都是以后的問題了。以后的問題,就由以后的我們去解決好了。今日事,今日畢,時間不早,咱們還是洗洗睡了。

posted on 2009-12-11 10:04 空明流轉 閱讀(1963) 評論(3)  編輯 收藏 引用

評論

# re: 實用編譯器構建指南(二) 2009-12-11 11:09 正心
你為什么非要把代碼里帶上boost  回復  更多評論
  

# re: 實用編譯器構建指南(二) 2009-12-11 11:34 空明流轉
@正心
沒明白你什么意思。。。  回復  更多評論
  

# re: 實用編譯器構建指南(二) 2009-12-12 02:01 陳梓瀚(vczh)
@空明流轉
就是說為什么不using namespace boost;

話說,syntax_node_type type;是evil  回復  更多評論
  

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