D Parser 之前（二）：彙編編譯器

　　在《D Parser 之前：寫一個簡單的虛擬機》裏，其中計算 1 到 100 之和的程序 add.bin，是使用十六進制編輯器直接編輯出來的。虛擬機制作完後，考慮了一下，如果直接寫 Z 的編譯器，難度還是不小，所以決定，先寫一個彙編語言的編譯器，實現從彙編代碼到機器代碼的編譯工作。

 

　　大體來說，彙編編譯基本上是一條一條對照生成，不過，行號的需求使得其中多了一些複雜性，另外，我還決定加入註釋的支持。所以，這也是一個比較好的機會實踐一下分析器生成器的使用。

 

　　彙編語言部分做了少量修改，over 改爲 end，行號改爲加 @ 前綴，完成的 Grammatica 的分析文件如下：

%header%

GRAMMARTYPE = "LL"

DESCRIPTION = "A asm grammar for zvm."

AUTHOR      = "Lephone Liang"
VERSION     = "1.0"
DATE        = "7 January 2008"

LICENSE     = "."

COPYRIGHT   = "Copyright (c) 2008 Lephone. All rights reserved."


%tokens%

EAX                          = "eax"
EBX                          = "ebx"
ESP                          = "esp"
EIP                          = "eip"

SET                          = "set"
MOV                          = "mov"
TJMP                         = "jmp"
ADD                          = "add"
TGT                          = "gt"
TGTEQ                        = "gteq"
TEQ                          = "eq"
TNOT                         = "not"
IF                           = "if"
TOUT                         = "out"
TEND                         = "end"
POINT                        = "*"
COMMA                        = ","


NUMBER                       = <<(-)?([0-9])+>>
LABEL                        = <<@[a-z]+>>
COMMENT                      = <<;[^\n\r]*[\r\n]>> %ignore%
WHITESPACE                   = <<[ \t\n\r]+>> %ignore%


%productions%

Expression = Atom [Expression];

Atom
 = SetEax
 | MovEax8Esp
 | SetEbx
 | MovEbx8Esp
 | Mov8EspEax
 | Mov8EspEbx
 | AddEsp
 | AddEaxEbx
 | Gt
 | Gteq
 | Eq
 | Not
 | IfEaxJmp
 | Jmp
 | Out
 | End
 | LineLabel ;

SetEax            = SET EAX COMMA NUMBER;
MovEax8Esp        = MOV EAX COMMA POINT ESP;
SetEbx            = SET EBX COMMA NUMBER;
MovEbx8Esp        = MOV EBX COMMA POINT ESP;
Mov8EspEax        = MOV POINT ESP COMMA EAX;
Mov8EspEbx        = MOV POINT ESP COMMA EBX;
AddEsp            = ADD ESP COMMA NUMBER;
AddEaxEbx         = ADD EAX COMMA EBX;
Gt                = TGT;
Gteq              = TGTEQ;
Eq                = TEQ;
Not               = TNOT;
IfEaxJmp          = IF EAX TJMP LABEL;
Jmp               = TJMP LABEL;
Out               = TOUT EAX;
End               = TEND;
LineLabel         = LABEL;

 

　　生成代碼後，加入新建的 ZasmC 工程，參照 Grammatica 的例子調試了一會兒，增加一些處理代碼後，編譯器可以正常工作了。用它編譯上一次的的 1 到 100 和的彙編代碼，發現幾個彙編代碼的格式錯誤 後，編譯成功，加載入虛擬機，運行得到結果：5050。

 

　　還想再寫一個程序驗證一下，Fibonacci 序列是一個不錯的例子，於是編寫 d 的原型如下：

import std.stdio;

static void main(char[][] args)
{
 int i=0;
 int a=1;
 write(a);
 int b=1;
 write(b);
 int t;
 next:
 t = a + b;
 write(t);
 a = b;
 b = t;
 i++;
 if(i<10) goto next;
}

void write(int n)
{
 writefln("%d", n);
}

  

 

　　改寫爲彙編代碼如下：

; 斐波那契
; esp i, esp+4 a, esp+8 b, esp+12 t
; int i=0;
set eax, 0
mov *esp, eax
; int a=1;
; write(a);
set eax, 1
add esp, 4  ; a
mov *esp, eax
out eax
; int b=1;
; write(b);
add esp, 4  ; b
mov *esp, eax
out eax
add esp, -8  ; i
; int t;
@next
; t = a + b;
; write(t);
add esp, 4  ; a
mov eax, *esp
add esp, 4  ; b
mov ebx, *esp
add eax, ebx
add esp, 4  ; t
mov *esp, eax
out eax
; a = b;
; b = t;
add esp, -4  ; b
mov eax, *esp
add esp, -4  ; a
mov *esp, eax
add esp, 8  ; t
mov eax, *esp
add esp, -4  ; b
mov *esp, eax
; i++;
add esp, -8  ; i
mov eax, *esp
set ebx, 1
add eax, ebx
mov *esp, eax
set ebx, 10  ; 循環次數
gteq
not
if eax jmp @next
end

 

 

　　用 ZasmC 編譯，生成 Fibonacci.bin，加載到虛擬機，第一次運行錯誤，後來發現是 d 轉匯編的時候的疏忽，修正彙編代碼後，編譯，加載運行，得到正確的結果。

 

　　下一步就是寫 Z 的編譯器了，這一步可能要花比較長的時間，準備把 Z 編譯成彙編代碼，然後再用這個彙編編譯器編譯成機器代碼，這樣，Z 編譯器就不需要處理行號問題了。

 

　　下面是虛擬機和彙編編譯器的源代碼，以及運行 Fibonacci 的截圖：