Oversikt Kodegenerering Variabler Setninger Uttrykk While-setningen

Transkript

1 Dagens tema Dagens tema: Kodegenerering Introduksjon Enkle variabler Uttrykk Tilordning Litt mer kompliserte setninger med betingelser (Alt om kodegenerering unntatt funksjoner.)

2 Prosjektoversikt Del 0 Del 1 Del 2 f.alboc alboc f.s types chargenerator scanner syntax code error log f.log

3 Det endelige målet Formålet Vårt oppdrag er å lage en kompilator: Inndata er trerepresentasjonen av AlboC-programmet laget i del 1. Utdata er en fil med x86 assemblerkode. AlboC-program x = x+1; Kompilator alboc Assemblerkode addl $1,%eax Assembler gcc Maskinkode

4 Oversikt Kodegenerering Variabler Setninger Uttrykk While-setningen Hvordan ser datamaskinen vår ut? Datamaskinen vår Minnet inneholder tre former for data: Data inneholder globale variabler. Stakken inneholder parametre og lokale variabler. Koden er programmet (som tall).

5 Hvordan ser datamaskinen vår ut? movl v 1, v 2 Flytt v 1 til v 2. cdq Omform 32-bits %EAX til 64-bits %EDX:%EAX. leal v 1, v 2 Flytt adressen til v 1 til v 2. pushl v Legg v på stakken. popl v Fjern toppen av stakken og legg verdien i v. negl v Skift fortegn på v. addl v 1, v 2 Adder v 1 til v 2. subl v 1, v 2 Subtraher v 1 fra v 2. imull v 1, v 2 Multipliser v 1 med v 2. idivl v Del %EDX:%EAX med v ; svar i %EAX. call lab Kall funksjonen i lab. enter $ n,$0 Opprett n byte lokale variabler. leave Fjern lokale variabler ret Returner fra funksjonen. cmpl v 1, v 2 Sammenligning v 1 og v 2. jmp lab Hopp til lab. sete v Sett v =1 om =, ellers v =0. setne v Sett v =1 om =, ellers v =0. setl v Sett v =1 om <, ellers v =0. setle v Sett v =1 om, ellers v =0. setg v Sett v =1 om >, ellers v =0. setge v Sett v =1 om, ellers v =0.

6 Et eksempel Anta at vi har AlboC-koden v = 1 + 2;. Disse x86-instruksjonene gjør dette: leal v,%eax # %EAX=&v %ECX=? %EDX=? stack=... pushl %eax # %EAX=&v %ECX=? %EDX=? stack=&v movl $1,%eax # %EAX=1 %ECX=? %EDX=? stack=&v pushl %eax # %EAX=1 %ECX=? %EDX=? stack=1 &v movl $2,%eax # %EAX=2 %ECX=? %EDX=? stack=1 &v movl %eax,%ecx # %EAX=2 %ECX=2 %EDX=? stack=1 &v popl %eax # %EAX=1 %ECX=2 %EDX=? stack=&v addl %ecx,%eax # %EAX=3 %ECX=2 %EDX=? stack=&v popl %edx # %EAX=3 %ECX=2 %EDX=&v stack=... movl %eax,(%edx) # v = 3 Husk! Mange kodebiter gjør det samme. I kompendiet står angitt nøyaktig hvilke som skal brukes.

7 Metoden gencode Hvordan implementere kodegenerering Det beste er å følge samme opplegg som for å sjekke programkoden: Kodegenerering Legg en metode gencode inn i alle klasser som representerer en del av AlboC-programmet (dvs er subklasse av SyntaxUnit).

8 Metoden gencode class WhileStatm extends Statement { Expression test; StatmList void check(decllist curdecls) void gencode(funcdecl curfunc) {. static WhileStatm parse() void printtree() {.

9 Konvensjoner Konvensjoner Kodegenerering blir mye enklere om vi setter opp noen fornuftige konvensjoner: Alle beregninger skal ende opp i %EAX. %ECX og %EDX er hjelperegistre. Hovedstakken (aksessert via %ESP) er til mellomresultater funksjonskall (neste uke)

10 Hva slags variabler har vi? Variabler Det finnes fem sorter variabler i AlboC: Enkle Array-er Globale Lokale (De blå tar vi neste uke.) Parametre De kan være int eller pekere (dvs adresser). De kan forekomme i tre ulike situasjoner: Deklarasjon int v; Tilordning v = 1; Bruk if (v>0)...

11 Generering av globale variabler abstract class Declaration extends SyntaxUnit { String name, assemblername; DeclType typespec; Type type; boolean visible = false; Declaration nextdecl = null;. abstract class VarDecl extends Declaration { boolean isarray = false; int numelems = 0;.

12 Generering av globale variabler class GlobalVarDecl extends VarDecl { GlobalVarDecl(String n) { super(n); assemblername = (Alboc.underscoredGlobals()? "_" : "") + void gencode(funcdecl curfunc) { if (isarray) { Code.genVar(assemblerName, true, numelems, type.size()/numelems, type+" "+name); else { Code.genVar(assemblerName, true, 1, type.size(), type+" "+name);.

13 Generering av globale variabler Metoden Code.genVar vil sette av plass til globale variabler: public static void genvar(string name, boolean global, int n, int nbytes, String comment) { if (! generatingdata) { codefile.println(".data"); generatingdata = true; if (global) codefile.println(".globl " + name); printlabel(name, false); codefile.printf(".fill %-24s", n+","+nbytes+",0"); if (comment.length() > 0) { codefile.print("# " + comment); codefile.println();

14 Tilordning Tilordning assign-statm assignment ; assignment lhs-variable = expression lhs-variable * variable

15 Tilordning I kompendiet finner vi kodeskjemaer for alle setningene. Assignment * n w = ie ; Beregn adressen til w med svar i %EAX movl (%eax),%eax gjentas n ganger pushl %eax Beregn ie med svar i %EAX popl %edx movl %eax,(%edx)

16 Tilordning Et forslag til implementering: class AssignStatm extends Statement { Assignment void gencode(funcdecl curfunc) { assignment.gencode(curfunc);. class Assignment extends SyntaxUnit { LhsVariable lhs; /* "Left hand side" */ Expression rhs; /* "Right hand side" void gencode(funcdecl curfunc) { lhs.gencode(curfunc); Code.genInstr("", "pushl", "%eax", ""); rhs.gencode(curfunc); Code.genInstr("", "popl", "%edx", ""); Code.genInstr("", "movl", "%eax,(%edx)", " =");.

17 Tilordning class LhsVariable extends SyntaxUnit { int numstars = 0; Variable var; Type void gencode(funcdecl curfunc) { var.genaddresscode(curfunc); for (int i = 1; i <= numstars; ++i) Code.genInstr("", "movl", "(%eax),%eax", " *");

18 Tilordning Klassen Variable har både en gencode- og en genaddresscode-metode: void genaddresscode(funcdecl curfunc) { // Generate code to load the _address_ of the variable // rather than its value. if (index == null) { Code.genInstr("", "leal", declref.assemblername+",%eax", varname); else { index.gencode(curfunc); if (declref.type instanceof ArrayType) { Code.genInstr("", "leal", declref.assemblername+",%edx", varname+"[...]"); else { Code.genInstr("", "movl", declref.assemblername+",%edx", varname+"[...]"); Code.genInstr("", "leal", "(%edx,%eax,4),%eax", "");

19 Hvordan lagres uttrykk? Uttrykk expression Hvordan lager vi kode for et uttrykk som factor term term opr factor 4 * a - 17 primary factor opr primary primary? operand operand operand number variable number

20 Operander Operander Det er ganske enkelt å lage kode som legger en global enkel int-variabel i %EAX-registeret. v movl v,%eax Det er like enkelt for int-konstanter (tall eller tegn). n movl $ n,%eax ($-tegnet angir at det er snakk om en tallkonstant.)

21 Operatorer Aritmetisk operatorer ie 1 + ie 2 Beregn ie 1 med svar i %EAX pushl %eax Beregn ie 2 med svar i %EAX movl %eax,%ecx popl %eax addl %ecx,%eax Ved at alle int-operander er innom %EAX blir det enklere å skrive kodegenereringen. Divisjon og sammenligninger er litt vanskeligere; se tabellene i kompendiet. Hvorfor må ie 1 legges på stakken?

22 Kodegenering While-setningen while ( ie ) { S lab 1 : Beregn ie med svar i %EAX cmpl $0,%eax je lab 2 S jmp lab 1 lab 2 :

23 Navnelapper Lokale navnelapper Når vi skal lage slike hopp, trenger vi stadig nye navnelapper. Dette kan vi få fra Code-modulen: private static int numlabels = 0; public static String getlocallabel() { return String.format(".L%04d", ++numlabels);

24 Komplett kode Hele koden for WhileStatm class WhileStatm extends Statement { Expression test; StatmList void gencode(funcdecl curfunc) { String testlabel = Code.getLocalLabel(), endlabel = Code.getLocalLabel(); Code.genInstr(testLabel, "", "", "Start while-statement"); test.gencode(curfunc); Code.genInstr("", "cmpl", "$0,%eax", ""); Code.genInstr("", "je", endlabel, ""); body.gencode(curfunc); Code.genInstr("", "jmp", testlabel, ""); Code.genInstr(endLabel, "", "", "End while-statement");

25 Et eksempel a = 1; while (a < 10) { a = a + 1; leal a,%eax # a pushl %eax movl $1,%eax # 1 popl %edx movl %eax,(%edx) # =.L0001: # Start while-statement movl a,%eax # a pushl %eax movl $10,%eax # 10 popl %ecx cmpl %eax,%ecx movl $0,%eax setl %al # Test < cmpl $0,%eax je.l0002 leal a,%eax # a pushl %eax movl a,%eax # a pushl %eax movl $1,%eax # 1 movl %eax,%ecx popl %eax addl %ecx,%eax # Compute + popl %edx movl %eax,(%edx) # = jmp.l0001.l0002: # End while-statement