手拉手教你實現一門程式語言 Enkel, 系列 14

KevinOfNeu發表於2018-09-06

本文系 Creating JVM language 翻譯的第 14 篇。 原文中的程式碼和原文有不一致的地方均在新的程式碼倉庫中更正過，建議參考新的程式碼倉庫。

原始碼

Github

支援新的型別

目前為止 Enkel 僅支援了整數型別和字串型別。是時候支援其他的原始型別了。這也是為建立物件導向特性做準備。

指令集的抽象

位元組碼指令中有很多指令僅僅是在資料型別上有區別，以 return 指令舉例：

  • return - 方法返回
  • ireturn - 返回interger
  • freturn - 返回float
  • dreturn - 返回double
  • lreturn - 返回long
  • areturn - 返回引用

位元組碼生成的時候，我們多寫一點 case 語句可以實現，但是很醜陋。因此我用 TypeSpecificOpcodes 列舉儲存了所有型別對應的位元組碼指令：

public enum TypeSpecificOpcodes { 

    INT (ILOAD, ISTORE, IRETURN,IADD,ISUB,IMUL,IDIV), //values (-127,127) - one byte.
    LONG (LLOAD, LSTORE, LRETURN,LADD,LSUB,LMUL,LDIV),
    FLOAT (FLOAD, FSTORE, FRETURN,FADD,FSUB,FMUL,FDIV),
    DOUBLE (DLOAD, DSTORE, DRETURN,DADD,DSUB,DMUL,DDIV),
    VOID(ALOAD, ASTORE, RETURN,0,0,0,0),
    OBJECT (ALOAD,ASTORE,ARETURN,0,0,0,0);

    TypeSpecificOpcodes(int load, int store, int ret, int add, int sub, int mul, int div) {
        //assign each parameter to the field
    }
    
    //getters
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型別相關的位元組碼指令，目前我們用到了：

  • load - 從區域性變數表中載入變數
  • store - 儲存至區域性變數表
  • ret - 返回
  • add - 運算元棧中兩個數相加
  • sub - 棧中運算元相減
  • mul - 棧中運算元相乘
  • div - 棧中運算元相除

TypeSpecificOpcodes 是在 BultInType 類中：

public enum BultInType implements Type {
    BOOLEAN("bool",boolean.class,"Z", TypeSpecificOpcodes.INT),
    
    //other members
    
    BultInType(String name, Class<?> typeClass, String descriptor, TypeSpecificOpcodes opcodes) {
        //assign to fields
    }
    
    @Override
    public int getMultiplyOpcode() {
        return opcodes.getMultiply();
    }
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無論何時，兩個數相乘，只要知道型別就可以了，再也不用查詢型別對應的位元組碼指令：

public void generate(Multiplication expression) {
    evaluateArthimeticComponents(expression);
    Type type = expression.getType();
    methodVisitor.visitInsn(type.getMultiplyOpcode());
}
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示例

如下 Enkel 程式碼：

main(string[] args) {
        var stringVar = "str"
        var booleanVar = true
        var integerVar = 2745 + 33
        var doubleVar = 2343.05
        var sumOfDoubleVars =  23.0 + doubleVar
    }
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編譯後的位元組碼：

public class AllPrimitiveTypes {
  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: ldc           #8                  // String str
       2: astore_1                          //store it variable
       3: ldc           #9                  // int 1 - bool values are represented as ints in JVM
       5: istore_2                          //store as int 
       6: ldc           #10                 // int 2745 
       8: ldc           #11                 // int 33
      10: iadd                              // iadd - add integers
      11: istore_3                          //store result in integer varaible
      12: ldc           #12                 // float 2343.05f 
      14: fstore        4                   //store in float variable
      16: ldc           #13                 // float 23.0f 
      18: fload         4                   //load integer varaible (from index 4)
      20: fadd                              //add float variables
      21: fstore        5                   //store float result
      23: return
}
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