हम अपनी प्रोग्रामिंग भाषा लिखते हैं, भाग 2: कार्यक्रमों का मध्यवर्ती प्रतिनिधित्व

परिचय

मेरे अगले लेख को पढ़ने के लिए सभी को बधाई।

मैं दोहराता हूं, मैं पिछले काम के आधार पर एक प्रोग्रामिंग भाषा भाषा के निर्माण का वर्णन करता हूं, जिसके परिणाम इस पोस्ट में वर्णित हैं।

पहले भाग में (लिंक: habr.com/post/435202 ) मैंने एक भाषा VM को डिज़ाइन करने और लिखने के चरणों का वर्णन किया है जो हमारी भविष्य की भाषाओं में हमारे भविष्य के अनुप्रयोगों को निष्पादित करेगा।
इस लेख में, मैं एक मध्यवर्ती प्रोग्रामिंग भाषा बनाने के मुख्य चरणों का वर्णन करने की योजना बना रहा हूं जो हमारे वीएम पर प्रत्यक्ष निष्पादन के लिए एक अमूर्त बाइटकोड में इकट्ठा किया जाएगा।

मुझे लगता है कि यह परियोजना वेबसाइट और इसके भंडार के लिए तुरंत लिंक प्रदान करने के लिए चोट नहीं पहुंचाएगा।

वेबसाइट
कोष

मुझे तुरंत कहना होगा कि सभी कोड एफपीसी में लिखे गए हैं और मैं इस पर उदाहरण दूंगा।

तो, हम अपने ज्ञान की शुरुआत करते हैं।

हमने मध्यवर्ती भाषा को आत्मसमर्पण क्यों किया?

यह समझना सार्थक है कि एक उच्च-स्तरीय भाषा से सीधे एक निष्पादन योग्य बायटेकोड तक एक कार्यक्रम को परिवर्तित करना, जिसमें निर्देशों का एक सीमित सेट शामिल है, इतना तुच्छ है कि परियोजना में एक मध्यवर्ती भाषा जोड़कर परिमाण के एक आदेश द्वारा इसे सरल करना बेहतर है। गणितीय अभिव्यक्तियों, संरचनाओं और कक्षाओं को तुरंत opcodes के सेट के साथ प्रस्तुत करने की तुलना में धीरे-धीरे कोड को सरल करना बहुत बेहतर है। वैसे, यह तीसरे पक्ष के अनुवादकों और संकलक के काम करने का तरीका है।

अपने पिछले लेख में, मैंने एक भाषा वीएम को कैसे लागू किया जाए, इसके बारे में लिखा था। अब हमें इसके लिए एक कोडांतरक जैसी भाषा को लागू करने और अनुवादक को आगे लिखने के लिए कार्यक्षमता की आवश्यकता है। इन चरणों में, हम भविष्य की परियोजना की नींव रखते हैं। यह समझना सार्थक है कि बेहतर नींव, इमारत को बेहतर बनाने वाला।

हम इस चमत्कार को महसूस करने के लिए पहला कदम उठाते हैं

शुरू करने के लिए, यह एक लक्ष्य निर्धारित करने के लायक है। हम वास्तव में क्या लिखेंगे? अंतिम कोड में क्या विशेषताएं होनी चाहिए और यह क्या करना चाहिए?

मैं मुख्य कार्यात्मक भागों की एक सूची बना सकता हूं, जिसमें परियोजना का यह हिस्सा शामिल होना चाहिए:

• सरल संयोजक। VMs के लिए opcodes के एक सेट में सरल निर्देश देता है।
• चर को लागू करने के लिए कार्यात्मक का मूल कार्यान्वयन।
• स्थिरांक के साथ काम करने के लिए कार्यात्मक का मूल कार्यान्वयन।
• अनुवाद के चरण में उनके पते की गणना करने के तरीकों के लिए प्रवेश बिंदुओं का समर्थन करने के लिए कार्यक्षमता।
• शायद कुछ अधिक कार्यात्मक बन्स।

ऊपर दिया गया चित्रण एक मध्यवर्ती भाषा में कोड का एक टुकड़ा दिखाता है जिसे एक आदिम अनुवादक द्वारा वीएम के लिए कोड में परिवर्तित किया जाता है, जिस पर चर्चा की जाएगी।

इसलिए, लक्ष्य निर्धारित किए गए हैं, आइए क्रियान्वयन के लिए आगे बढ़ें।

एक साधारण असेंबलर लिखना

हम खुद से पूछते हैं कि असेम्बलर क्या है?

वास्तव में, यह एक कार्यक्रम है जो अपने पाठ्य विवरणों के बजाय ओपकोड्स के प्रतिस्थापन का कार्य करता है।

इस कोड पर विचार करें:

push 0 push 1 add peek 2 pop 

कोडांतरक कोड को संसाधित करने के बाद, हमें वीएम के लिए निष्पादन योग्य कोड मिलता है।

हम देखते हैं कि निर्देश मोनोसैलेबिक और बाइसलैबिक हो सकते हैं। खड़ी वीएम के लिए कोई और अधिक जटिल निर्देश नहीं।

हमें एक कोड की आवश्यकता है जो एक स्ट्रिंग से टोकन निकाल सकता है (हम इस बात को ध्यान में रखते हैं कि उनमें तार हो सकते हैं)।

हम इसे लिखते हैं:

 function Tk(s: string; w: word): string; begin Result := ''; while (length(s) > 0) and (w > 0) do begin if s[1] = '"' then begin Delete(s, 1, 1); Result := copy(s, 1, pos('"', s) - 1); Delete(s, 1, pos('"', s)); s := trim(s); end else if Pos(' ', s) > 0 then begin Result := copy(s, 1, pos(' ', s) - 1); Delete(s, 1, pos(' ', s)); s := trim(s); end else begin Result := s; s := ''; end; Dec(w); end; end; 

ठीक है, अब हमें प्रत्येक स्टेटमेंट के लिए स्विच-केस कंस्ट्रक्शन जैसा कुछ लागू करने की आवश्यकता है, और हमारा सरल असेंबलर तैयार है।

चर

याद रखें कि हमारे वीएम में चर का समर्थन करने के लिए संकेत की एक सरणी है और, तदनुसार, स्थिर पते। इसका मतलब है कि चर के साथ काम करने के लिए कार्यात्मक को एक TStringList के रूप में दर्शाया जा सकता है, जिसमें तार चर के नाम हैं और उनके सूचक उनके स्थिर पते हैं। यह समझा जाना चाहिए कि इस सूची में चर नामों का दोहराव अस्वीकार्य है। मुझे लगता है कि आप आवश्यक कोड की कल्पना कर सकते हैं और / या खुद भी लिख सकते हैं।

यदि आप तैयार कार्यान्वयन को देखना चाहते हैं, तो आपका स्वागत है: / lang/u_variables.pas

स्थिरांक

यहां सिद्धांत चर के समान है, लेकिन एक चीज है। अनुकूलन करने के लिए, स्थिरांक के नामों से नहीं, बल्कि उनके मूल्यों से बंधना बेहतर है। यानी प्रत्येक स्थिर मान में एक TStringList हो सकता है, जो इस मान के साथ स्थिरांक के नाम को संचित करने का काम करेगा।
स्थिरांक के लिए, आपको डेटा प्रकार निर्दिष्ट करना चाहिए और, तदनुसार, उन्हें भाषा में जोड़ने के लिए, आपको एक छोटा पार्सर लिखना होगा।

कार्यान्वयन: / lang/u_consts.pas

विधि प्रवेश बिंदु

कोड अवरोधन को लागू करने के लिए, विभिन्न डिजाइनों के लिए समर्थन, आदि। इस कार्यक्षमता के लिए समर्थन कोडांतरक स्तर पर लागू किया जाना चाहिए।

एक कोड उदाहरण पर विचार करें:

 Summ: peek 0 pop peek 1 pop push 0 new peek 2 mov push 2 push 0 add jr 

उपरोक्त योग विधि का एक अनुवाद है:

 func Summ(a, b): return a + b end 

यह समझा जाना चाहिए कि प्रवेश बिंदुओं के लिए कोई ऑपकोड नहीं हैं। योग पद्धति का एक प्रवेश बिंदु क्या है? यह प्राइम नंबर अगले ओपकोड प्रविष्टि बिंदु की भरपाई है। (ओपकोड की ऑफसेट निष्पादन योग्य अमूर्त बाइटकोड की शुरुआत के सापेक्ष ओपकोड की संख्या है)। अब हमारे पास एक कार्य है - हमें इस ऑफसेट को संकलन चरण में गणना करने की आवश्यकता है और, एक विकल्प के रूप में, इस संख्या के रूप में योग को स्थिर घोषित करें।

हम इसके लिए प्रत्येक ऑपरेटर के लिए एक निश्चित वजन काउंटर लिखते हैं। हमारे पास सरल मोनोसैलिक ऑपरेटर हैं, उदाहरण के लिए "पॉप"। उन्होंने 1 बाइट पर कब्जा किया। और अधिक जटिल हैं, उदाहरण के लिए, "123 धक्का" - वे 5 बाइट्स पर कब्जा करते हैं, ओपकोड के लिए 1 और अहस्ताक्षरित इंट प्रकार के लिए 4।

प्रवेश बिंदु कोडांतरक के लिए समर्थन जोड़ने के लिए कोड का सार:

1. हमारे पास एक काउंटर है, आइए मैं कहता हूं = 0।
2. हम कोड के माध्यम से चलाते हैं, यदि हमारे पास "पुश 123" प्रकार का निर्माण है, तो इसमें 5 जोड़ दें, यदि सरल ओपकोड है। यदि हमारे पास प्रवेश बिंदु है, तो इसे कोड से हटा दें और काउंटर वैल्यू और प्रविष्टि बिंदु के नाम के साथ संगत स्थिरांक की घोषणा करें।

अन्य कार्यक्षमता

यह, उदाहरण के लिए, प्रसंस्करण से पहले एक सरल कोड रूपांतरण है।

परिणाम

हमने अपने छोटे असेंबलर को लागू किया है। हमें इसके आधार पर अधिक जटिल अनुवादक को लागू करने की आवश्यकता होगी। अब हम अपने VM के लिए छोटे प्रोग्राम लिख सकते हैं। तदनुसार, आगे के लेखों में अधिक जटिल अनुवादक लिखने की प्रक्रिया का वर्णन किया जाएगा।

यदि आपने किया तो अंत तक पढ़ने के लिए धन्यवाद।

यदि आपके लिए कुछ स्पष्ट नहीं है, तो मुझे आपकी टिप्पणियों की प्रतीक्षा है।