Джек Креншоу - Давайте создадим компилятор!

С начала времен (ну во всяком случае компьютерных) архитекторы ЦПУ предусматривали этот маленький подводный камень в схеме деления. Это обеспечивает некоторую симметрию, так как это своего рода инверсия способа каким работает умножение. Но так как единица – это совершенно допустимое (и довольно частое) число для использования в качестве делителя, делению, реализованному аппаратно, требуется некоторая помощь от программистов.

Подразумевает следующее:

Тип частного всегда должен быть того же самого типа, что и делимое. Он независим от делителя.

Несмотря на то, что ЦПУ поддерживает деление длинного слова, аппаратно предоставленной инструкции можно доверить только делимые байт и слово. Для делимых типа длинное слово нам необходима другая библиотечная подпрограмма, которая может возвращать длинный результат.

Это похоже на работу для другой таблицы, для суммирования требуемых действий:

T1

T2 B W L

B Преобразовать D0 в W

Преобразовать D7 в L

DIVS

Result = B Преобразовать D0 в W

Преобразовать D7 в L

DIVS

Result = W Преобразовать D0 в L

JSR DIV32

Result = L

W Преобразовать D7 в L

DIVS

Result = B Преобразовать D7 в L

DIVS

Result = W Преобразовать D0 в L

JSR DIV32

Result = L

L Преобразовать D7 в L

JSR DIV32

Result = B Преобразовать D7 в L

JSR DIV32

Result = W JSR DIV32

Result = L

(Вы можете задаться вопросом, почему необходимо выполнять 32-разрядное деление, когда делимое, скажем, всего лишь байт. Так как число битов в результате может быть только столько, сколько и в делимом, зачем беспокоиться? Причина в том, что если делитель – длинное слово и в нем есть какие-либо установленные старшие разряды, результат деления должен быть равен нулю. Мы не смогли бы получить его, если мы используем только младшее слово делителя)

Следующий код предоставляет корректную функцию для PopDiv:

{–}

{ Generate Code to Divide Stack by the Primary }

function PopDiv(T1, T2: char): char;

begin

Pop(T1);

Convert(T1, 'L', 'D7');

if (T1 = 'L') or (T2 = 'L') then begin

Convert(T2, 'L', 'D0');

GenLongDiv;

PopDiv := 'L';

end

else begin

Convert(T2, 'W', 'D0');

GenDiv;

PopDiv := T1;

end;

end;

{–}

Две подпрограммы генерации кода:

{–}

{ Divide Top of Stack by Primary (Word) }

procedure GenDiv;

begin

EmitLn('DIVS D0,D7');

Move('W', 'D7', 'D0');

end;

{–}

{ Divide Top of Stack by Primary (Long) }

procedure GenLongDiv;

begin

EmitLn('JSR DIV32');

end;

{–}

Обратите внимание, мы предполагаем, что DIV32 оставляет результат (длинное слово) в D0.

ОК, установите новые процедуры деления. Сейчас у вас должна быть возможность генерировать код для любого вида арифметических выражений. Погоняйте ее!

Наконец-то, в этой главе мы узнали как работать с переменными (и литералами) различных типов. Как вы можете видеть, это не было слишком сложно. Фактически, в каком-то отношении большая часть кода выглядит даже еще проще, чем это было в более ранних программах. Только операторы умножения и деления требуют небольших размышлений и планирования.

Основная идея, которая облегчила нам жизнь, – идея преобразования процедур типа Expression в функции, возвращающие тип результата. Как только это было сделано, мы смогли сохранить ту же самую общую структуру компилятора.

Я не буду притворяться, что мы охватили каждый одиночный аспект этой проблемы. Я удобно проигнорировал беззнаковую арифметику. Из того, что мы сделали, я думаю вы можете видеть, что их включение не добавляет никаких дополнительных проблем, просто дополнительные проверки.

Я так же игнорировал логические операторы And, Or и т.д. Оказывается, их довольно легко обрабатывать. Все логические операторы – побитовые операции, так что они симметричны и, следовательно, работают в том же самом режиме, что и PopAdd. Однако, имеется одно отличие: если необходимо расширить длину слова для логической переменной, расширение должно быть сделано как число без знака. Числа с плавающей точкой, снова, являются простыми для обработки... просто еще несколько процедур, которые будут добавлены в run-time библиотеку или, возможно, инструкции для математического сопроцессора.

Возможно более важно, что я также отделил проблему контроля соответствия типов, в противоположность преобразованию. Другими словами, мы разрешили операции между переменными всех комбинаций типов. Вообще, это не будет верным... конечно вы не захотите прибавить целое число, например, к строке. Большинство языков также не позволят вам смешивать символьные и целочисленные переменные.

Снова, в действительности в этом случае нет никаких новых проблем для рассмотрения. Мы уже проверяем типы двух операндов... в основном эти проверки выполняются в процедурах типа SameType. Довольно просто включить вызов обработчика ошибок если типы двух операндов несовместимы.

В общем случае мы можем рассматривать каждый одиночный оператор как обрабатываемый отдельной процедурой, в зависимости от типа двух операндов. Это просто, хотя и утомительно, реализовать просто создав таблицу переходов с типами операндов как индексами. В Паскале эквивалентная операция включала бы вложенные операторы Case. Некторые из вызываемых процедур могли бы тогда быть простыми подпрограммами обработки ошибок, в то время как другие могли бы выполнять любые виды преобразований, необходимые нам. При добавлении нами типов, число процедур будет возрастать в геометрической прогрессии, но это все равно не неприемлемо большое число процедур.

Сдесь же мы свернули такую таблицу переходов в гораздо меньшее количество процедур, просто используя симметрию и другие упрощающие правила.

В случае, если до вас еще не дошло, уверен дойдет, что TINY и KISS возможно не будут строго типизированными языками, так как я разрешил автоматическое смешивание и преобразование почти любых типов. Что поднимает следующий вопрос:

Это действительно то, что мы хотим сделать?

Ответ зависит от того, какого рода язык вам нужен и как вы хотели чтобы он себя вел. Мы не обращались к проблеме того, когда разрешить или когда запретить использование операций, включающих различные типы данных. Другими словами, какова должна быть семантика нашего компилятора? Хотим ли мы выполнять автоматическое преобразование типов для всех случаев, в некоторых случаях или не выполнять совсем?

Давайте приостановимся здесь, чтобы подумать об этом немного больше. В этом нам поможет небольшой исторический обзор.

Fortran II поддерживал только два простых типа данных: Integer и Real. Он разрешал неявное преобразование типов между real и integer типами во время присваивания, но не в выражениях. Все элементы данных (включая литеральные константы) справа оператора присваивания должны были быть одинакового типа. Это довольно сильно облегчало дела... гораздо проще, чем то, что мы делали здесь.