Брайан Керниган - UNIX — универсальная среда программирования

$ cat makefile

YFLAGS = -d

OBJS = hoc.o lex.o init.o math.o symbol.o

hoc3: $(OBJS)

cc $(OBJS) -lm -ll -o hoc3

hoc.o: hoc.h

lex.o init.o symbol.o: hoc.h y.tab.h

...

$

"знает", как получить из файла .lнастоящий файл .o; все, что требуется от нас, дать ей сведения о зависимостях. (Нужно добавить библиотеку lex -llк списку каталогов, в которых ведет поиск команда сс, поскольку распознаватель, создаваемый lex, нуждается в дополнительных функциях.) Эффект получается весьма ощутимым, причем совершенно автоматически:

$ make

yacc -d hoc.y

conflicts: 1 shift/reduce

сс -с y.tab.c

rm y.tab.c

mv y.tab.o hoc.o

lex lex.l

сс -с lex.yy.c

rm lex.yy.c

mv lex.yy.o lex.o

сс -c init.c

сс -c math.c

сс -c symbol.c

cc hoc.o lex.o init.o math.o symbol.o -lm -ll -o hoc3

$

Если один файл изменится, достаточно единственной команды makeдля получения действующей версии:

$ touch lex.lСмена времени модификации файла lex.l

$ make

lex lex.l

cc -с lex.yy.c

rm lex.yy.c

mv lex.yy.o lex.o

cc hoc.o lex.o init.o math.o symbol.o -ll -lm -o hoc3

$

Некоторое время мы дебатировали о том, следует ли считать обсуждение программы lexотступлением от нашей темы и поэтому показать ее кратко, а затем перейти к другим вопросам или рассматривать ее как основное средство для лексического анализа, когда язык становится слишком сложным. У нас были аргументы "за" и "против". Затруднения в работе с lex(помимо того, что пользователь должен изучить еще один язык) связаны с тем, что замедляется выполнение программы, а распознаватели оказываются более объемными и медленными, чем эквивалентные версии на языке Си. К тому же возникают трудности с механизмом ввода в некоторых особых случаях, таких, как восстановление после ошибки, а также с вводом из файла. Ни одна из перечисленных проблем не является существенной для hoc. К сожалению, из-за ограниченного объема книги мы вынуждены вернуться в последующих лексических анализаторах к Си. Однако создание версии с lexбудет для вас хорошей практикой.

Сравните размеры двух версий hoc3. Подсказка : обратитесь к справочному руководству по size(1).

Мы постепенно приближаемся к созданию hoc5— интерпретатора языка со структурами управления. Программа hoc4является промежуточным звеном: она имеет те же операции, что и hoc3, но реализуется на базе интерпретатора, как hoc5. Мы действительно написали такую программу hoc4и в результате получили две программы с одинаковыми возможностями, что ценно для отладки. По мере разбора входного потока hoc4порождает код, рассчитанный на простую машину, а не выдает сразу результат. При определении конца оператора будет выполнен код, порожденный для вычисления нужного результата (т.е. произойдет "интерпретация").

Под простой машиной здесь подразумевается стековая машина: когда появляется операнд, он заносится в стек, точнее, создаются команды, заносящие операнд в стек). Большинство операций над операндами выполняется в вершине стека. Например, при обработке присваивания

x=2*y

создаются следующие команды:

constpushЗаписать в стек: константа … константа2

2

varpush Записать указатель на таблицу имен в стек

y … для переменной у

eval Вычислить: заменить указатель значением

mul Перемножить два верхних элемента; результат заменяет их

varpush Записать указатель на таблицу имен в стек

x … для переменной x

assign Записать значение в переменную, убрать указатель

pop Убрать верхний элемент из стека

STOP Конец последовательности команд

Когда выполняются команды, выражение вычисляется и результат записывается в x, как и указано в примечаниях. Последняя команда popудаляет из стека верхний элемент, поскольку он больше не нужен.

Стековые машины обычно реализуются с помощью простых интерпретаторов, и наш интерпретатор тоже не является исключением: это просто массив, содержащий операции и операнды. Операции представляют собой машинные команды: каждая из них суть обращение к функции с параметрами, которые следуют за командой. Некоторые операнды могут уже находиться в стеке, как было показано в приведенном выше примере.

Структура таблицы имен для hoc4совпадает с таковой для hoc3: инициация проводится в init.c, и математические функции, находящиеся в math.c, одни и те же. Грамматика hoc4идентична грамматике hoc3, но действия совершенно иные. Вообще, каждое действие порождает машинные команды и все необходимые для них аргументы. Например, в случае появления VARв выражении создаются три команды: команда varpush, указатель на таблицу имен для переменной и команда eval, которая заменяет при вычислении указатель на таблицу имен соответствующим значением. Код для '*'содержит одну команду mul, поскольку операнды для нее уже находятся в стеке.

$ cat hoc.y

%{

#include "hoc.h"

#define code2(c1,c2) code(c1); code(c2)

#define code3(c1,c2,c3) code(c1); code(c2); code(c3)

%}

%union {

Symbol *sym; /* symbol table pointer */

Inst *inst; /* machine instruction */

}

%token NUMBER VAR BLTIN UNDEF

%right '='

%left '+'

%left '*' '/'

%left UNARYMINUS

%right '^' /* exponentiation */

%%

list: /* nothing */ | list '\n'

| list asgn '\n' { code2(pop, STOP); return 1; }

| list expr '\n' { code2(print, STOP); return 1; }

| list error '\n' { yyerrok; }

;

asgn: VAR '=' expr { code3(varpush, (Inst)$1, assign); }

;

expr: NUMBER { code2(constpush, (Inst)$1); }

| VAR { code3(varpush, (Inst)$1, eval); }

| asgn

| BLTIN '(' expr ')' { code2(bltin, (Inst)$1->u.ptr); }

| '(' expr ')'

| expr '+' expr { code(add); }

| expr '-' expr { code(sub); }

| expr '*' expr { code(mul); }

| expr '/' expr { code(div); }

| expr '^' expr { code(power); }

| '-' expr %prec UNARYMINUS { code (negate); }

;

%%

/* end of grammar */

...

Instявляется типом данных машинной команды (указатель на функцию, возвращающую int), к обсуждению которого мы вскоре вернемся. Обратите внимание на то, что аргументами для программы codeслужат имена функций, т.е. указатели на функции или другие совместимые с ними величины.

Мы несколько изменили процедуру main. Теперь происходит возврат из анализатора после выполнения каждого оператора или выражения, и порожденный код выполняется. При обнаружении файла yyparseвозвращает нуль.

main(argc, argv) /* hoc4 */

char *argv[];

{