D Parser 之前：寫一個簡單的虛擬機

　　最近寫了一點兒 D 程序，除了感覺標準庫太差之外，沒有一個好的 IDE 也是一個很頭疼的事，特別是沒有智能提示，每次調用一個函數什麼的，都要查文檔或者直接看源代碼，實在是太費勁了。

 

　　所以決定自己嘗試寫一個支持智能提示的 D 的 IDE。因爲 SharpDelelop 比較小，而且它對 C# 的支持也做到了智能提示、窗體編輯器等等，所以決定用它作爲主框架，除了智能提示，也許還能加入 DFL 的窗體編輯之類的功能（Entice 做的窗體編輯已經不錯了，只是沒有事件支持）。目前，已經完成了語法加亮，代碼摺疊（目前和 notepad++ 一樣只是通過大括號匹配來做的），下一步，就是智能提示了，而智能提示就牽涉到語法分析。

 

　　找了幾個分析器生成器，試用之後，覺得 Grammatica 還不錯，生成的代碼比較清晰，調試起來也比較方便。照它的例子寫了一個四則運算的分析器，還不錯。

 

　　看了一下 D 的語法詳細列表，那也不是一般的複雜。所以，決定先寫一個簡單的語言的分析器、編譯器和虛擬機練練手。今天先把虛擬機做了出來。

 

　　這種語言的語法非常簡單，姑且稱之爲 Z 語言吧（還沒有細化）：

 

聲明語句： int x;        // 只支持 int
賦值語句： x = 1;
條件語句： if(x > 1) { ... } else { ... }
跳轉語句： goto lable
標籤語句： :lable
輸出語句： write(x);        // 只支持 int
註釋語句： // ... <eol>

 

　　而虛擬機部分，參照 x86 asm，定義如下：

寄存器：        EAX, EBX, ESP, EIP        // EAX,EBX操作數，ESP堆棧指針，EIP指令指針
內存：          200000B，0B～99999B爲堆棧，100000B～199999B爲程序
指令：
      爲EAX賦值：                       set eax, 1                // 01 01 00 00 00
        將當前堆棧地址變量複製到eax：     mov eax, *esp             // 02
        爲EAX賦值：                       set ebx, 1                // 03 01 00 00 00
        將當前堆棧地址變量複製到ebx：     mov ebx, *esp             // 04
        爲當前堆棧地址變量賦值eax：       mov *esp, eax             // 05
        爲當前堆棧地址變量賦值ebx：       mov *esp, ebx             // 06
        esp 加運算：                      add esp, 1                // 07 01 00 00 00
        eax 加運算：                      add eax, ebx              // 08
        eax大於ebx？結果放eax：           gt                        // 11
        eax大於等於ebx？結果放eax：       gteq                      // 12
        eax等於ebx？結果放eax：           eq                        // 13
        eax bool not：                    not                       // 14
        eax 爲非 0 跳轉（相對）：         if eax jmp {sp}           // 21 {sp}
        無條件跳轉（相對）：              jmb {sp}                  // 22 {sp}
        輸出 eax：                        out                       // 31
        結束：                            over                      // ff

  

 　　另外，虛擬機需要能顯示寄存器值，顯示當前堆棧頂值，顯示輸出。支持單步執行。

 

　　再寫一段小程序，用來驗證虛擬機的運行情況，因爲只支持 int，所以計算 1 到 100 的和是一個比較合適的小代碼段， C 的代碼如下：

int n = 0;
for(int i=1; i<=100; i++)
{
    n += i;
}
write(n);

　　Z 語言不支持 for 循環，所以，相應的 Z 代碼大體如下：

int n = 0;
int i = 1;
:next
if(i > 100) { goto end; }
n += i;
i++;
goto next;
:end
write(n);

  

　　而根據上面定義的指令集，其相應的彙編代碼如下：

 

// esp n, esp+4 i;
// int n = 0;
set eax, 0                               // 01 00 00 00 00
mov *esp, eax                            // 05
// int i = 1;
add esp, 4                               // 07 04 00 00 00
set eax, 1                               // 01 01 00 00 00
mov *esp, eax                            // 05
// :next
// if(i > 100) { goto end; }
mov eax, *esp                            // 02
set ebx, 100                             // 03 64 00 00 00
gt                                       // 11
if eax jmb <end>                         // 21 1B 00 00 00
// n += i;
mov ebx *esp                             // 04
add esp, -4                              // 07 FC FF FF FF
 mov eax *esp                             // 02
add eax, ebx                             // 08
mov *esp, eax                            // 05
add esp, 4                               // 07 04 00 00 00
// i++;
mov eax, *esp                            // 02
set ebx, 1                               // 03 01 00 00 00
add eax, ebx                             // 08
mov *esp, eax                            // 05
// goto next;
jmb <next>                               // 22 D9 FF FF FF
// :end
// write(n);
add esp, -4                              // 07 FC FF FF FF
mov eax, *esp                            // 02
out                                      // 31
over                                     // FF

　　虛擬機的代碼不算複雜，VM 類擁有 eax, ebx, esp, eip 等屬性，然後有一個函數 Step 提供執行一條指令的功能，在 Step 中，使用一個 switch 來處理不同的指令。之後，運行程序，把上面的彙編代碼的字節序列寫入 add.bin 文件中，用虛擬機加載，運行，得到結果：5050。

 

　　在把 Z 轉換到彙編的過程中，發現寫編譯器的話，對於寄存器的使用，是一個很需要考慮的問題，而對於 D 智能提示，只需要分析器就夠了，似乎寫編譯器有一些超出了，不過，既然都寫了，就試着先把這個完成吧。

 

　　下面是源代碼和運行截圖：