lcc原始碼解析之sym.c
lcc是一款小巧的工業級編譯器,程式碼精簡,程式碼開源,相比gcc更適合編譯器初學者閱讀。
你可以在這裡搞到程式碼:https://github.com/drh/lcc
但是,怎麼說呢,這個程式碼防盜性較強,幾乎沒有註釋,
我在閱讀原始碼中參考了其他前輩關於lcc的文章以及官方推薦書籍《a Retargetable C Compiler---Design and Implementation》
同時為了為了給其他想學習編譯器相關知識的同學提供些幫助,所以我在閱讀原始碼中用中文對原始碼做了較為詳細的註釋。
中間有理解不對的地方,歡迎指正:[email protected]
本文解析編譯器中的一個很重要的模組,它貫穿整個編譯過程,貫穿前端後端。
符號的結構定義在c.h中,如下
struct symbol { char *name; //符號的名稱,大多數情況是源程式的符號 int scope; //符號作用域,常量CONSTANT,標號LABEL,全域性GLOBAL,引數PARAM還是區域性變數LOCAL,在第i層生成的local變數,其scope等於LOCAL+i Coordinate src; //符號定義處的位置:檔名,行號和列號 /*up欄位比較重要,它將符號表中所有符號連結成一個連結串列,最後進入符號表的那個符號為首 從後向前遍歷該連結串列可以訪問當前作用域內的所有符號,包括被內嵌符號隱藏的符號 這就提供了除hash方式外另外一個符號表查詢方式。*/ Symbol up; List uses;//如果uses儲存一個Coordiante連結串列,則可表明一個符號的所有使用資訊,也可置null int sclass; //符號的擴充套件儲存型別,AUTO/REGISTER/STATIC/EXTERN/TYPEDEF/ENUM,常量和標號不使用該域 unsigned structarg:1;//結構引數標誌 unsigned addressed:1;//地址訪問的變數 unsigned computed:1; //地址樹的標誌.addrtree函式處理 unsigned temporary:1;//生成的臨時變數標誌 unsigned generated:1;//生成的符號標誌 unsigned defined:1; //符號被定義了,避免宣告多次 Type type;//變數或者常量的型別 float ref; //標號或變數的引用計數 /*以上各項對於所有符號表的所有符號通用,常量和標號函式需要使用下面union中的一些域*/ union { //儲存標號 struct { int label; //全域性分配唯一的標號,這時name儲存標號字串 Symbol equatedto; } l; struct { unsigned cfields:1; unsigned vfields:1; Table ftab; /* omit */ Field flist; } s; int value; Symbol *idlist; struct { Value min, max; } limits; //儲存常量的結構 struct { Value v;//儲存實際的常量值 Symbol loc; //指向符號表的入口 } c; struct { Coordinate pt; int label; int ncalls; Symbol *callee; } f; int seg; //全域性變數或靜態變數給出定義的段 Symbol alias; struct { Node cse; //前端生成多次引用公共表示式的臨時變數的DAG節點 int replace; Symbol next; } t; } u; Xsymbol x;//後端使用的符號擴充套件,為變數分配的暫存器,除錯資訊資料等 };
程式碼主要在sym.c檔案中,如下
#include "c.h" #include <stdio.h> static char rcsid[] = "$Id: sym.c,v 1.1 2002/08/28 23:12:47 drh Exp $"; #define equalp(x) v.x == p->sym.u.c.v.x struct table { int level;//符號表作用域 Table previous;//指向外層(上一層)作用域對應的table /**/ struct entry { struct symbol sym; struct entry *link; } *buckets[256];//指標陣列,指向雜湊連結串列 Symbol all;//指向當前及其外層作用域中所有符號組成的列表的頭,該列表是通過symbol的up欄位連線起來的 }; #define HASHSIZE NELEMS(((Table)0)->buckets) static struct table cns = { CONSTANTS }, ext = { GLOBAL }, ids = { GLOBAL }, tys = { GLOBAL }; Table constants = &cns; Table externals = &ext;//宣告為extern的標示符 Table identifiers = &ids;//一般標示符 Table globals = &ids;//上表的一部分 Table types = &tys;//型別標記 Table labels; int level = GLOBAL; static int tempid; List loci, symbols; Table newtable(int arena) { Table new; NEW0(new, arena); return new; } Table table(Table tp, int level) { Table new = newtable(FUNC);//FUNC分配區 new->previous = tp; new->level = level; if (tp) new->all = tp->all; return new; } /*scan 一個表tp,並對指定作用域lev的的所有符號執行apply指向的函式的操作*/ void foreach(Table tp, int lev, void (*apply)(Symbol, void *), void *cl) { assert(tp); while (tp && tp->level > lev) tp = tp->previous;//前繼 if (tp && tp->level == lev) { Symbol p; Coordinate sav; sav = src; for (p = tp->all; p && p->scope == lev; p = p->up) { src = p->src; (*apply)(p, cl); } src = sav; } } /* 進入下一層作用域 */ void enterscope(void) { if (++level == LOCAL) tempid = 0; } /* 退出當前作用域,返回上一層作用域,清理資源 */ void exitscope(void) { rmtypes(level);//types.c,從型別緩衝區刪除在當前作用域定義的帶標記的型別 if (types->level == level) types = types->previous; if (identifiers->level == level) { if (Aflag >= 2) { int n = 0; Symbol p; for (p = identifiers->all; p && p->scope == level; p = p->up) if (++n > 127) { warning("more than 127 identifiers declared in a block\n"); break; } } identifiers = identifiers->previous; } assert(level >= GLOBAL); --level; } /* 為給定的name在符號表中分配一個符號並裝進表中 如有需要,還將建立一個新表,返回指向新建符號的指標 */ Symbol install(const char *name, Table *tpp, int level, int arena) { Table tp = *tpp; struct entry *p; unsigned h = (unsigned long)name&(HASHSIZE-1);//計算hash值 assert(level == 0 || level >= tp->level); if (level > 0 && tp->level < level) tp = *tpp = table(tp, level);//新建table NEW0(p, arena);//開闢新符號 p->sym.name = (char *)name; p->sym.scope = level; p->sym.up = tp->all; tp->all = &p->sym; p->link = tp->buckets[h]; tp->buckets[h] = p; return &p->sym; } Symbol relocate(const char *name, Table src, Table dst) { struct entry *p, **q; Symbol *r; unsigned h = (unsigned long)name&(HASHSIZE-1); for (q = &src->buckets[h]; *q; q = &(*q)->link) if (name == (*q)->sym.name) break; assert(*q); /* Remove the entry from src's hash chain and from its list of all symbols. */ p = *q; *q = (*q)->link; for (r = &src->all; *r && *r != &p->sym; r = &(*r)->up) ; assert(*r == &p->sym); *r = p->sym.up; /* Insert the entry into dst's hash chain and into its list of all symbols. Return the symbol-table entry. */ p->link = dst->buckets[h]; dst->buckets[h] = p; p->sym.up = dst->all; dst->all = &p->sym; return &p->sym; } /*通過name欄位在tp中查詢對應的符號, 如果存在,返回指向符號的指標, 不存在,返回NULL */ Symbol lookup(const char *name, Table tp) { struct entry *p; unsigned h = (unsigned long)name&(HASHSIZE-1); assert(tp); do for (p = tp->buckets[h]; p; p = p->link) if (name == p->sym.name) return &p->sym; while ((tp = tp->previous) != NULL); return NULL; } int genlabel(int n) { static int label = 1; label += n; return label - n; } /*查詢標號, 如果有相應編號,則返回指向符號的指標, 如果沒有,則新建一個標號 標號特有的*/ Symbol findlabel(int lab) { struct entry *p; unsigned h = lab&(HASHSIZE-1); for (p = labels->buckets[h]; p; p = p->link) if (lab == p->sym.u.l.label) return &p->sym;/*找到,返回地址*/ NEW0(p, FUNC);/*沒有,新建*/ p->sym.name = stringd(lab); p->sym.scope = LABELS; p->sym.up = labels->all; labels->all = &p->sym;/*更新all到新建sym,記住,all總是指向up連結串列的最後一個點*/ p->link = labels->buckets[h]; labels->buckets[h] = p; p->sym.generated = 1; p->sym.u.l.label = lab; (*IR->defsymbol)(&p->sym);//告知後端 return &p->sym; } /*在常量表中查詢給定型別和值的常量,如需要,在表中增加常量v*/ Symbol constant(Type ty, Value v) { struct entry *p; unsigned h = v.u&(HASHSIZE-1); static union { int x; char endian; } little = { 1 }; ty = unqual(ty);//去掉const和volatile for (p = constants->buckets[h]; p; p = p->link)//遍歷constant符號表 if (eqtype(ty, p->sym.type, 1))//型別是否相等 switch (ty->op) { case INT: if (equalp(i)) return &p->sym; break; case UNSIGNED: if (equalp(u)) return &p->sym; break; case FLOAT: if (v.d == 0.0) { float z1 = v.d, z2 = p->sym.u.c.v.d; char *b1 = (char *)&z1, *b2 = (char *)&z2; if (z1 == z2 && (!little.endian && b1[0] == b2[0] || little.endian && b1[sizeof (z1)-1] == b2[sizeof (z2)-1])) return &p->sym; } else if (equalp(d)) return &p->sym; break; case FUNCTION: if (equalp(g)) return &p->sym; break; case ARRAY: case POINTER: if (equalp(p)) return &p->sym; break; default: assert(0); } NEW0(p, PERM); p->sym.name = vtoa(ty, v); p->sym.scope = CONSTANTS; p->sym.type = ty; p->sym.sclass = STATIC; p->sym.u.c.v = v; p->link = constants->buckets[h]; p->sym.up = constants->all; constants->all = &p->sym; constants->buckets[h] = p; if (ty->u.sym && !ty->u.sym->addressed) (*IR->defsymbol)(&p->sym);//告知後端 p->sym.defined = 1; return &p->sym; } /*封裝整形常量的建立和查詢*/ Symbol intconst(int n) { Value v; v.i = n; return constant(inttype, v); } /*依據入參儲存型別scls,型別ty,作用域lev,產生一個標示符並初始化*/ Symbol genident(int scls, Type ty, int lev) { Symbol p; NEW0(p, lev >= LOCAL ? FUNC : PERM); p->name = stringd(genlabel(1)); p->scope = lev; p->sclass = scls; p->type = ty; p->generated = 1; if (lev == GLOBAL)//引數和區域性變數在其他地方告知後端 (*IR->defsymbol)(p); return p; } Symbol temporary(int scls, Type ty) { Symbol p; NEW0(p, FUNC); p->name = stringd(++tempid); p->scope = level < LOCAL ? LOCAL : level; p->sclass = scls; p->type = ty; p->temporary = 1;//根上面這個函式比,就這處差異 p->generated = 1; return p; } Symbol newtemp(int sclass, int tc, int size) { //通過btot將型別字尾tc和size對映成type傳入temporary Symbol p = temporary(sclass, btot(tc, size)); (*IR->local)(p); p->defined = 1; return p; } //返回指向所有符號的連結串列尾節點的all Symbol allsymbols(Table tp) { return tp->all; } //新增新節點到loci和symbols void locus(Table tp, Coordinate *cp) { loci = append(cp, loci); symbols = append(allsymbols(tp), symbols); } void use(Symbol p, Coordinate src) { Coordinate *cp; NEW(cp, PERM); *cp = src; p->uses = append(cp, p->uses); } /* findtype - find type ty in identifiers */ Symbol findtype(Type ty) { Table tp = identifiers; int i; struct entry *p; assert(tp); do for (i = 0; i < HASHSIZE; i++) for (p = tp->buckets[i]; p; p = p->link) if (p->sym.type == ty && p->sym.sclass == TYPEDEF) return &p->sym; while ((tp = tp->previous) != NULL); return NULL; } /* mkstr - make a string constant */ Symbol mkstr(char *str) { Value v; Symbol p; v.p = str; p = constant(array(chartype, strlen(v.p) + 1, 0), v); if (p->u.c.loc == NULL) p->u.c.loc = genident(STATIC, p->type, GLOBAL); return p; } /* mksymbol - make a symbol for name, install in &globals if sclass==EXTERN */ Symbol mksymbol(int sclass, const char *name, Type ty) { Symbol p; if (sclass == EXTERN) p = install(string(name), &globals, GLOBAL, PERM); else { NEW0(p, PERM); p->name = string(name); p->scope = GLOBAL; } p->sclass = sclass; p->type = ty; (*IR->defsymbol)(p); p->defined = 1; return p; } /* vtoa - return string for the constant v of type ty */ char *vtoa(Type ty, Value v) { char buf[50];//這個buf是個unused variable,根據github記錄,hanson已經將之刪除 <span style="white-space:pre"> </span>//fix log: https://github.com/drh/lcc/commit/3b3f01b4103cd7b519ae84bd1122c9b03233e687 ty = unqual(ty); switch (ty->op) { case INT: return stringd(v.i); case UNSIGNED: return stringf((v.u&~0x7FFF) ? "0x%X" : "%U", v.u); case FLOAT: return stringf("%g", (double)v.d); case ARRAY: if (ty->type == chartype || ty->type == signedchar || ty->type == unsignedchar) return v.p; return stringf("%p", v.p); case POINTER: return stringf("%p", v.p); case FUNCTION: return stringf("%p", v.g); } assert(0); return NULL; }
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