Давайте создадим компилятор!, Креншоу Джек

Давайте создадим компилятор!

на обложку

Креншоу Джек

Шрифт:

<expression> ::= <first term> ( <addop> <term> )*

<rest> ::= ( <mulop> <factor> )*

<factor> ::= <var> | <number> | ( <expression> )

Эта БНФ также немного отличается от той, что мы использовали раньше... еще одна «вариация на тему выражений». Эта специфичная версия имеет то, что я считаю лучшей обработкой унарного минуса. Как вы увидите позднее, это позволит нам очень эффективно обрабатывать отрицательные константы. Здесь стоит упомянуть, что мы часто видели преимущества «подстраивания» БНФ по ходу дела, с цель сделать язык легким для анализа. То, что вы видете здесь, немного другое: мы подстраиваем БНФ для того, чтобы сделать генерацию кода более эффективной! Это происходит впервые в этой серии.

Во всяком случае, следующий код реализует эту БНФ:

{–}

{ Parse and Translate a Math Factor }

procedure Expression; Forward;

procedure Factor;

begin

if Look = '(' then begin

Match('(');

Expression;

Match(')');

end

else if IsAlpha(Look) then

LoadVar(GetName)

else

LoadConst(GetNum);

end;

{–}

{ Parse and Translate a Negative Factor }

procedure NegFactor;

begin

Match('-');

if IsDigit(Look) then

LoadConst(-GetNum)

else begin

Factor;

Negate;

end;

{–}

{ Parse and Translate a Leading Factor }

procedure FirstFactor;

begin

case Look of

'+': begin

Match('+');

Factor;

end;

'-': NegFactor;

else Factor;

end;

{–}

{ Recognize and Translate a Multiply }

procedure Multiply;

begin

Match('*');

Factor;

PopMul;

end;

{–}

{ Recognize and Translate a Divide }

procedure Divide;

begin

Match('/');

Factor;

PopDiv;

end;

{–}

{ Common Code Used by Term and FirstTerm }

procedure Term1;

begin

while IsMulop(Look) do begin

Push;

case Look of

'*': Multiply;

'/': Divide;

end;

{–}

{ Parse and Translate a Math Term }

procedure Term;

begin

Factor;

Term1;

end;

{–}

{ Parse and Translate a Leading Term }

procedure FirstTerm;

begin

FirstFactor;

Term1;

end;

{–}

{ Recognize and Translate an Add }

procedure Add;

begin

Match('+');

Term;

PopAdd;

end;

{–}

{ Recognize and Translate a Subtract }

procedure Subtract;

begin

Match('-');

Term;

PopSub;

end;

{–}

{ Parse and Translate an Expression }

procedure Expression;

begin

FirstTerm;

while IsAddop(Look) do begin

Push;

case Look of

'+': Add;

'-': Subtract;

end;

{–}

{ Parse and Translate an Assignment Statement }

procedure Assignment;

var Name: char;

begin

Name := GetName;

Match('=');

Expression;

Store(Name);

end;

{–}

ОК,

если вы вставили весь этот код, тогда откомпилируйте и проверьте его. Вы должны увидеть приемлемо выглядящий код, представляющий собой законченную программу, которая будет ассемблироваться и выполняться. У нас есть компилятор!

Булева логика

Следующий шаг также должен быть вам знаком. Мы должны добавить булевы выражения и операторы отношений. Снова, так как мы работали с ними не один раз, я не буду подробно разбирать их за исключением моментов, в которых они отличаются от того, что мы делали прежде. Снова, мы не будем просто копировать их из других файлов потому что я немного изменил некоторые вещи. Большинство изменений просто включают изоляцию машинозависимых частей как мы делали для арифметических операций. Я также несколько изменил процедуру NotFactor для соответствия структуре FirstFactor. Наконец я исправил ошибку в объектном коде для операторов отношений: в инструкции Scc я использовал только младшие 8 бит D0. Нам нужно установить логическую истину для всех 16 битов поэтому я добавил инструкцию для изменения младшего байта.

Для начала нам понадобятся несколько подпрограмм распознавания:

{–}

{ 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;

{–}

Также нам понадобятся несколько подпрограмм генерации кода:

{–}

{ Complement the Primary Register }

procedure NotIt;

begin

EmitLn('NOT 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;

{–}

Все это дает нам необходимые инструменты. БНФ для булевых выражений такая:

<bool-expr> ::= <bool-term> ( <orop> <bool-term> )*

<bool-term> ::= <not-factor> ( <andop> <not-factor> )*

<not-factor> ::= [ '!' ] <relation>

<relation> ::= <expression> [ <relop> <expression> ]

Зоркие

читатели могли бы заметить, что этот синтаксис не включает нетерминал «bool-factor» используемый в ранних версиях. Тогда он был необходим потому, что я также разрешал булевы константы TRUE и FALSE. Но не забудьте, что в TINY нет никакого различия между булевыми и арифметическими типами... они могут свободно смешиваться. Так что нет нужды в этих предопределенных значениях... мы можем просто использовать -1 и 0 соответственно.

В терминологии C мы могли бы всегда использовать определения:

#define TRUE -1

#define FALSE 0

(Так было бы, если бы TINY имел препроцессор.) Позднее, когда мы разрешим объявление констант, эти два значения будут предопределены языком.

Причина того, что я заостряю на этом ваше внимание, в том что я пытался использовать альтернативный путь, который заключался в использовании TRUE и FALSE как ключевых слов. Проблема с этим подходом в том, что он требует лексического анализа каждого имени переменной в каждом выражении. Как вы помните, я указал в главе 7, что это значительно замедляет компилятор. Пока ключевые слова не могут быть в выражениях нам нужно выполнять сканирование только в начале каждого нового оператора... значительное улучшение. Так что использование вышеуказанного синтаксиса не только упрощает синтаксический анализ, но также ускоряет сканирование.

Итак, если мы удовлетворены синтаксисом, представленным выше, то соответствующий код показан ниже:

{–}

{ Recognize and Translate a Relational «Equals» }

procedure Equals;

begin

Match('=');

Expression;

PopCompare;

SetEqual;

end;

{–}

{ Recognize and Translate a Relational «Not Equals» }

procedure NotEquals;

begin

Match('#');

Expression;

PopCompare;

SetNEqual;

end;

{–}

{ Recognize and Translate a Relational «Less Than» }

procedure Less;

begin

Match('<');

Expression;

PopCompare;

SetLess;

end;

{–}

{ Recognize and Translate a Relational «Greater Than» }

procedure Greater;

begin

Match('>');

Expression;

PopCompare;

SetGreater;

end;

{–}

{ Parse and Translate a Relation }

procedure Relation;

begin

Expression;

if IsRelop(Look) then begin

Push;

case Look of

'=': Equals;

'#': NotEquals;

'<': Less;

'>': Greater;

end;

{–}

{ Parse and Translate a Boolean Factor with Leading NOT }

procedure NotFactor;

begin

if Look = '!' then begin

Match('!');

Relation;

NotIt;

end

else

Relation;

end;

{–}

{ Parse and Translate a Boolean Term }

procedure BoolTerm;

begin

NotFactor;

while Look = '&' do begin

Push;

Match('&');

NotFactor;

PopAnd;

end;

{–}

{ Recognize and Translate a Boolean OR }

procedure BoolOr;

begin

Match('|');

BoolTerm;

PopOr;

end;

{–}

{ Recognize and Translate an Exclusive Or }

procedure BoolXor;

begin

Match('~');

BoolTerm;

PopXor;

end;

{–}

{ Parse and Translate a Boolean Expression }

procedure BoolExpression;

begin

BoolTerm;

while IsOrOp(Look) do begin

Push;

case Look of

'|': BoolOr;

'~': BoolXor;

end;

{–}

Чтобы связать все это вместе не забудьте изменить обращение к Expression в процедурах Factor и Assignment на вызов BoolExpression.

Хорошо, если вы набрали все это, откомпилируйте и погоняйте эту версию. Сначала удостоверьтесь, что вы все еще можете анализировать обычные арифметические выражения. Затем попробуйте булевские. Наконец удостоверьтесь, что вы можете присваивать результат сравнения. Попробуйте к примеру:

pvx,y,zbx=z>ye.

что означает

PROGRAM

VAR X,Y,Z

BEGIN

X = Z > Y

END.

Видите как происходит присваивание булевского значения X?

Управляющие структуры

Мы почти дома. Имея булевы выражения легко добавить управляющие структуры. Для TINY мы разрешим только две из них, IF и WHILE:

<if> ::= IF <bool-expression> <block> [ ELSE <block>] ENDIF

<while> ::= WHILE <bool-expression> <block> ENDWHILE

Еще раз позвольте мне разъяснить решения, подразумевающиеся в этом синтаксисе, который сильно отличается от синтаксиса C или Pascal. В обоих этих языках «тело» IF или WHILE расценивается как одиночный оператор. Если вы предполагаете использовать блок из более чем одного оператора вы должны создать составной утверждение использую BEGIN-END (в Pascal) или '{}' (в C). В TINY (и KISS) нет таких вещей как составное утверждение... одиночное или множественное, они являются в этом языке просто блоками.

В KISS все управляющие структуры имеют явные и уникальные ключевые слова, выделяющие операторный блок поэтому не может быть никакой путаницы где он начинается и заканчивается. Это современный подход, используемый в таких уважаемых языках, как Ada и Modula-2 и он полностью устраняет проблему «висячих else».

Обратите внимание, что я мог бы использовать то же самое ключевое слово END для завершения всех конструкций, как это сделано в Pascal. (Закрывающая '}' в C служит той же самой цели.) Но это всегда вело к неразберихе, вот почему программисты на Pascal предпочитают писать так: