Брайан Керниган - UNIX — универсальная среда программирования

int fpecatch();

progname = argv[0];

init();

setjmp(begin);

signal(SIGFPE, fpecatch);

for (initcode(); yyparse(); initcode())

execute(prog);

return 0;

}

Лексический анализатор отличается мало в основном тем, что числа следует сохранять, а не использовать немедленно. Для этого достаточно занести их в таблицу имен вместе с переменными. Ниже приведена измененная часть yylex:

yylex() /* hoc4 */

...

if (с == '.' || isdigit(c)) {

/* number */

double d;

ungetc(c, stdin);

scanf("%lf", &d);

yylval.sym = install("", NUMBER, d);

return NUMBER;

}

...

Каждый элемент стека интерпретатора является вещественным значением или указателем на запись в таблице имен; тип данных стека объединение всех элементов. Сама машина реализуется как массив указателей на процедуры, выполняющие операции типа mul, или на данные в таблице имен. Файл макроопределений hoc.hувеличивается, поскольку он должен включить эти структуры данных и описания функций для интерпретатора, чтобы они были доступны программе в целом. (Кстати, мы предпочли поместить всю информацию в один файл, а не в два, хотя для больших программ ее целесообразно разделить на несколько файлов с тем, чтобы включать каждый из них только там, где он действительно нужен.)

$ cat hoc.h

typedef struct Symbol { /* symbol table entry */

char *name;

short type; /* VAR, BLTIN, UNDEF */

union {

double val; /* if VAR */

double (*ptr)(); /* if BLTIN */

} u;

struct Symbol *next; /* to link to another */

} Symbol;

Symbol *install(), *lookup();

typedef union Datum { /* interpreter stack type */

double val;

Symbol *sym;

} Datum;

extern Datum pop();

typedef int (*Inst)(); /* machine instruction */

#define STOP (Inst) 0

extern Inst prog[];

extern eval(), add(), sub(), mul(), div(), negate(), power();

extern assign(), bltin(), varpush(), constpush(), print();

$

Процедуры, выполняющие машинные команды и управляющие стеком, хранятся в файле с именем code.c. Поскольку содержимое файла составляет около 150 строк, мы покажем его по частям:

$ cat code.c

#include "hoc.h"

#include "y.tab.h"

#define NSTACK 256

static Datum stack[NSTACK]; /* the stack */

static Datum *stackp; /* next free spot on stack */

#define NPROG 2000

Inst prog[NPROG]; /* the machine */

Inst *progp; /* next free spot for code generation */

Inst *pc; /* program counter during execution */

initcode() /* initialize for code generation */

{

stackp = stack;

progp = prog;

}

...

Управление стеком осуществляется путем обращений к двум процедурам pushи pop:

push(d) /* push d onto stack */

Datum d;

{

if (stackp >= &stack[NSTACK])

execerror("stack overflow", (char*)0);

*stackp++ = d;

}

Datum pop() /* pop and return top elem from stack */

{

if (stackp <= stack)

execerror("stack underflow", (char*)0);

return *--stackp;

}

Машинные команды создаются в процессе разбора при обращении к функции code, которая просто вносит команду на первое свободное место массива prog. Она возвращает адрес команды (который не используется в hoc4):

Inst *code(f) /* install one instruction or operand */

Inst f;

{

Inst *oprogp = progp;

if (progp >= &prog[NPROG])

execerror("program too big", (char*)0);

*progp++ = f;

return oprogp;

}

Выполнение машинной команды фантастически тривиально, а как мала процедура, которая "выполняет" машинные команды, когда уже определены все программы!

execute(p) /* run the machine */

Inst *p;

{

for (pc = p; *pc != STOP; )

(*(*pc++))();

}

В цикле выполняется функция, указываемая командой, на которую в свою очередь указывает счетчик команд pc. Значение pcувеличивается, что делает возможным выбор очередной команды. Команда с кодом операции STOPзавершает цикл. Некоторые команды, например constpushи varpush, сами увеличивают pc, чтобы "перескочить" через любые аргументы, следующие за командой.

constpush() /* push constant onto stack */

{

Datum d;

d.val = ((Symbol*)*pc++)->u.val;

push(d);

}

varpush() /* push variable onto stack */

{

Datum d;

d.sym = (Symbol*)(*pc++);

push(d);

}

Оставшаяся часть описания машины проста. Так, арифметические операции в основном те же, и создаются они редактированием одного образца. Ниже показана операция add:

add() /* add top two elems on stack */

{

Datum d1, d2;

d2 = pop();

d1 = pop();

d1.val += d2.val;

push(d1);

}

Другие процедуры также просты:

eval() /* evaluate variable on stack */

{

Datum d;

d = pop();

if (d.sym->type == UNDEF)

execerror("undefined variable", d.sym->name);

d.val = d.sym->u.val;

push(d);

}

assign() /* assign top value to next value */

{

Datum d1, d2;

d1 = pop();

d2 = pop();

if (d1.sym->type != VAR && d1.sym->type != UNDEF)

execerror("assignment to non-variable", d1.sym->name);

d1.sym->u.val = d2.val;

d1.sym->type = VAR;

push(d2);

}

print() /* pop top value from stack, print it */

{

Datum d;

d = pop();

printf("\t%.8g\n", d.val);

}

bltin() /* evaluate built-in on top of stack */

{

Datum d;

d = pop();

d.val = (*(double (*)())(*pc++))(d.val);

push(d);

}

Самый сложный момент здесь операция приведения в функции, которая требует, чтобы *pcрассматривался как указатель на функцию, возвращающую double, и эта функция выполняется с d.valв качестве аргумента.

Диагностические сообщения от функций evalи assignникогда не появятся, если программа работает нормально. Мы оставили их на случай возникновения недоразумений из-за какой-нибудь ошибки программы. Потери за счет увеличения времени выполнения и размера кода даже не так важны, как обнаружение ошибки при внесении необдуманных изменений (что мы и наблюдали несколько раз).

Использование языка Си дает возможность работать с указателем на функцию, что позволяет писать компактные и эффективные программы.

Альтернативное решение состоит в том, чтобы сделать операторы константами и сгруппировать семантические функции в большой переключатель в функции execute. Попытайтесь реализовать его в качестве упражнения.

По мере увеличения исходного текста программы hocвозрастает необходимость механически отслеживать изменения и взаимозависимости. Неоценимую помощь здесь может оказать команда make: она автоматизирует процесс, который иначе пришлось бы выполнять вручную (и иногда с ошибками) или создавать для этого специальный командный файл.

Мы сделаем еще две модификации в файле makefile. Первая связана с тем, что хотя несколько файлов и зависят от констант, определенных в yacc программе файла y.tab.h, нет нужды их перетранслировать, если не изменились сами константы, а изменение в тексте Си программы из файла hoc.yне влияет на другие файлы. В новой версии makefileфайлы .oзависят от нового файла x.tab.h, который изменяется только при замене содержимого файла y.tab.h. Вторая модификация основана на том, что правило для pr(печать исходных файлов) зависит лишь от самих исходных файлов, а именно, печатаются только измененные файлы.