Текст книги "Давайте создадим компилятор!"

Здесь мы снова приняли решение. Мы могли бы потребовать использовать объявление вида «PROCEDURE MAIN», подобно C. Я должен допустить, что это совсем неплохая идея... Мне не особенно нравится подход Паскаля так как я предпочитаю не иметь проблем с определением местоположения основной программы в листинге Паскаля. Но альтернатива тоже немного неудобна, так как вы должны работать с проверкой ошибок когда пользователь опустит основную программу или сделает орфографическую ошибку в ее названии. Здесь я использую простой выход.

Другое решение проблемы «где расположена основная программа» может заключаться в требовании имени для программы и заключения основной программы в скобки:

BEGIN

END

аналогично соглашению Модула-2. Это добавляет в язык немного «синтаксического сахара». Подобные вещи легко добавлять и изменять по вашим симпатиям если вы сами проектируете язык.

Для синтаксического анализа такого определения основного блока измените процедуру Prog следующим образом:

{–}

{ Parse and Translate a Program }

procedure Prog;

begin

Match('p');

Header;

Main;

Match('.');

end;

{–}

и добавьте новую процедуру:

{–}

{ Parse and Translate a Main Program }

procedure Main;

begin

Match('b');

Prolog;

Match('e');

Epilog;

end;

{–}

Теперь единственной допустимой программой является программа:

PROGRAM BEGIN END. (или 'pbe.')

Разве мы не делаем успехи??? Хорошо, как обычно это становится лучше. Вы могли бы попробовать сделать здесь некоторые преднамеренные ошибки подобные пропуску 'b' или 'e' и посмотреть что случится. Как всегда компилятор должен отметить все недопустимые входные символы.

Объявления

Очевидно на следующем шаге необходимо решить, что мы подразумеваем под объявлением. Я намереваюсь иметь два вида объявлений: переменных и процедур/функций. На верхнем уровне разрешены только глобальные объявления, точно как в C.

Сейчас здесь могут быть только объявления переменных, идентифицируемые по ключевому слову VAR (сокращенно "v").

::= ( )*

::= VAR

Обратите внимание, что так как имеется только один тип переменных, нет необходимости объявлять этот тип. Позднее, для полной версии KISS, мы сможем легко добавить описание типа.

Процедура Prog становится:

{–}

{ Parse and Translate a Program }

procedure Prog;

begin

Match('p');

Header;

TopDecls;

Main;

Match('.');

end;

{–}

Теперь добавьте две новые процедуры:

{–}

{ Process a Data Declaration }

procedure Decl;

begin

Match('v');

GetChar;

end;

{–}

{ Parse and Translate Global Declarations }

procedure TopDecls;

begin

while Look <> 'b' do

case Look of

'v': Decl;

else Abort('Unrecognized Keyword ''' + Look + '''');

end;

end;

{–}

Заметьте, что на данный момент Decl – просто заглушка. Она не генерирует никакого кода и не обрабатывает список... каждая переменная должна быть в отдельном утверждении VAR.

ОК, теперь у нас может быть любое число объявлений данных, каждое начинается с "v" вместо VAR, перед блоком BEGIN. Попробуйте несколько вариантов и посмотрите, что происходит.

Объявления и идентификаторы

Это выглядит довольно хорошо, но мы все еще генерируем только пустую программу. Настоящий ассемблер должен выдавать директивы ассемблера для распределения памяти под переменные. Пришло время действительно получить какой-нибудь код.

С небольшим дополнительным кодом это легко сделать в процедуре Decl. Измените ее следующим образом:

{–}

{ Parse and Translate a Data Declaration }

procedure Decl;

var Name: char;

begin

Match('v');

Alloc(GetName);

end;

{–}

Процедура Alloc просто выдает команду ассемблеру для распределения памяти:

{–}

{ Allocate Storage for a Variable }

procedure Alloc(N: char);

begin

WriteLn(N, ':', TAB, 'DC 0');

end;

{–}

Погоняйте программу. Попробуйте входную последовательность, которая объявляет какие-нибудь переменные, например:

pvxvyvzbe.

Видите, как распределяется память? Просто, да? Заметьте также, что точка входа «MAIN» появляется в правильном месте.

Кстати, «настоящий» компилятор имел бы также таблицу идентификаторов для записи используемых переменных. Обычно, таблица идентификаторов необходима для записи типа каждой переменной. Но так как в нашем случае все переменные имеют один и тот же тип, нам не нужна таблица идентификаторов. Оказывается, мы смогли бы находить идентификатор даже без различия типов, но давайте отложим это пока не возникнет такая необходимость.

Конечно, в действительности мы не анализировали правильный синтаксис для объявления данных, так как он включает список переменных. Наша версия разрешает только одну переменную. Это также легко исправить.

БНФ для следующая:

::= (, )*

Добавление этого синтаксиса в Decl дает новую версию:

{–}

{ Parse and Translate a Data Declaration }

procedure Decl;

var Name: char;

begin

Match('v');

Alloc(GetName);

while Look = ',' do begin

GetChar;

Alloc(GetName);

end;

end;

{–}

ОК, теперь откомпилируйте этот код и испытайте его. Попробуйте ряд строк с объявлениями VAR, попробуйте список из нескольких переменных в одной строке и комбинации этих двух. Работает?

Инициализаторы

Пока мы работали с объявлениями данных, меня беспокоила одна вещь – то, что Pascal не позволяет инициализировать данные в объявлении. Эта возможность по общему признанию является своего рода излишеством, и ее может не быть в языке, который считается минимальным языком. Но ее также настолько просто добавить, что было бы позором не сделать этого. БНФ становится:

::= ( )*

::= [ = ]

Измените Alloc как показано ниже:

{–}

{ Allocate Storage for a Variable }

procedure Alloc(N: char);

begin

Write(N, ':', TAB, 'DC ');

if Look = '=' then begin

Match('=');

WriteLn(GetNum);

end

else

WriteLn('0');

end;

{–}

Вот оно: инициализатор в шесть дополнительных строк Pascal.

Испытайте эту версию TINY и проверьте, что вы действительно можете задавать начальное значение перменных.

Ей богу, он начинает походить на настоящий компилятор! Конечно, он все еще ничего не делает, но выглядит хорошо, не так ли?

Перед тем как оставить этот раздел я должен подчеркнуть, что мы использовали две версии GetNum. Одна, более ранняя, возвращала символьное значение, одиночную цифру. Другая принимала многозначное целое число и возвращала целочисленное значение. Любая из них будет работать здесь, так как WriteLn поддерживает оба типа. Но нет никакой причины ограничивать себя одноразрядными значениями, так что правильной версией для использования будет та, которая возвращает целое число. Вот она:

{–}

{ Get a Number }

function GetNum: integer;

var Val: integer;

begin

Val := 0;

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

while IsDigit(Look) do begin

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

GetChar;

end;

GetNum := Val;

end;

{–}

Строго говоря, мы должны разрешить выражения в поле данных инициализатора, или, по крайней мере, отрицательные значения. Сейчас давайте просто разрешим отрицательные значения изменив код для Alloc следующим образом:

{–}

{ Allocate Storage for a Variable }

procedure Alloc(N: char);

begin

if InTable(N) then Abort('Duplicate Variable Name ' + N);

ST[N] := 'v';

Write(N, ':', TAB, 'DC ');

if Look = '=' then begin

Match('=');

If Look = '-' then begin

Write(Look);

Match('-');

end;

WriteLn(GetNum);

end

else

WriteLn('0');

end;

{–}

Теперь у вас есть возможность инициализировать переменные отрицательными и/или многозначными значениями.

Таблица идентификаторов

Существует одна проблема с компилятором в его текущем состоянии: он ничего не делает для сохранения переменной когда мы ее объявляем. Так что компилятор совершенно спокойно распределит память для нескольких переменных с тем же самым именем. Вы можете легко убедиться в этом набрав строку типа

pvavavabe.

Здесь мы объявили переменную A три раза. Как вы можете видеть, компилятор бодро принимает это и генерирует три идентичных метки. Не хорошо.

Позднее, когда мы начнем ссылаться на переменные, компилятор также будет позволять нам ссылаться на переменные, которые не существуют. Ассемблер отловит обе эти ошибки, но это совсем не кажется дружественным поведением – передавать такую ошибку ассемблеру. Компилятор должен отлавливать такие вещи на уровне исходного языка.

Так что даже притом, что нам не нужна таблица идентификаторов для записи типов данных, мы должны установить ее только для того, чтобы проверять эти два условия. Так как пока мы все еще ограничены односимвольными именами переменных таблица идентификаторов может быть тривиальной. Чтобы предусмотреть ее сначала добавьте следующее объявление в начало вашей программы:

var ST: array['A'..'Z'] of char;

и вставьте следующую функцию:

{–}

{ Look for Symbol in Table }

function InTable(n: char): Boolean;

begin

InTable := ST[n] <> ' ';

end;

{–}

Нам также необходимо инициализировать таблицу пробелами. Следующие строки в Init сделают эту работу:

var i: char;

begin

for i := 'A' to 'Z' do

ST[i] := ' ';

...

Наконец, вставьте следующие две строки в начало Alloc:

if InTable(N) then Abort('Duplicate Variable Name ' + N);

ST[N] := 'v';

Это должно все решить. Теперь компилятор будет отлавливать двойные объявления. Позднее мы также сможем использовать InTable при генерации ссылок на переменные.

Выполнимые утверждения

К этому времени мы можем генерировать пустую программу, которая имеет несколько объявленных переменных и возможно инициализированных. Но пока мы не генерировали ни строки выполнимого кода.

Верите ли вы или нет, но мы почти имеем пригодный для использования компилятор! Отсутствует только выполнимый код, который должен входить в основную программу. Но этот код – это только операции присваивания и операторы управления... все вещи, которые мы сделали раньше. Так что у нас не должно занять слишком много времени предусмотреть также и их.

БНФ определение, данное раньше для основной программы, включало операторный блок, который мы пока что игнорировали: