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7a6ad2fb8c
commit
11159d783d
@ -0,0 +1,88 @@
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||||
package org.jcnc.snow.compiler.ir.builder;
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||||
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||||
import org.jcnc.snow.compiler.ir.core.IROp;
|
||||
import org.jcnc.snow.compiler.ir.value.VirtualRegister;
|
||||
import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.BinaryExpressionNode;
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||||
import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.IdentifierNode;
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import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.NumberLiteralNode;
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||||
import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.base.ExpressionNode;
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||||
import java.util.Map;
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/**
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||||
* ExpressionBuilder 负责将 AST 中的 ExpressionNode 构建为 IR 指令，并返回结果寄存器。
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* <p>
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||||
* 功能：
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||||
* <ol>
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||||
* <li>处理数字字面量节点，生成加载常量指令；</li>
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||||
* <li>处理标识符节点，从作用域获取对应的虚拟寄存器；</li>
|
||||
* <li>处理二元表达式节点，递归构建左右操作数并生成二元运算指令；</li>
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||||
* </ol>
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||||
*/
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||||
public class ExpressionBuilder {
|
||||
/**
|
||||
* 操作符到 IR 操作码的映射表
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||||
*/
|
||||
private static final Map<String, IROp> OP_MAP = Map.of(
|
||||
"+", IROp.ADD_I32,
|
||||
"-", IROp.SUB_I32,
|
||||
"*", IROp.MUL_I32,
|
||||
"/", IROp.DIV_I32
|
||||
);
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* 当前 IR 构建上下文，包含 IRFunction 和 Scope
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||||
*/
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private final IRContext ctx;
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||||
|
||||
/**
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||||
* 构造方法，注入 IRContext
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||||
*
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||||
* @param ctx 构建 IR 所需上下文，管理函数、作用域和指令添加
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*/
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||||
public ExpressionBuilder(IRContext ctx) {
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||||
this.ctx = ctx;
|
||||
}
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||||
|
||||
/**
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||||
* 将给定的表达式节点转换为 IR，并返回存放结果的虚拟寄存器。
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||||
*
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||||
* @param expr 要构建的表达式节点
|
||||
* @return 存放表达式计算结果的虚拟寄存器
|
||||
* @throws IllegalStateException 若遇到不支持的表达式节点或未定义变量
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||||
*/
|
||||
public VirtualRegister build(ExpressionNode expr) {
|
||||
// 处理数字常量
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||||
if (expr instanceof NumberLiteralNode(String value)) {
|
||||
int v = Integer.parseInt(value);
|
||||
// 生成加载常量指令并返回结果寄存器
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||||
return InstrFactory.loadConst(ctx, v);
|
||||
}
|
||||
// 处理变量引用
|
||||
if (expr instanceof IdentifierNode(String name)) {
|
||||
// 从作用域查找已声明的寄存器
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||||
VirtualRegister vr = ctx.getScope().lookup(name);
|
||||
if (vr == null) {
|
||||
throw new IllegalStateException("未定义的变量: " + name);
|
||||
}
|
||||
return vr;
|
||||
}
|
||||
// 处理二元表达式
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||||
if (expr instanceof BinaryExpressionNode(ExpressionNode left, String operator, ExpressionNode right)) {
|
||||
// 递归构建左、右子表达式
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||||
VirtualRegister l = build(left);
|
||||
VirtualRegister r = build(right);
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// 根据操作符获取 IR 操作码
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||||
IROp op = OP_MAP.get(operator);
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||||
if (op == null) {
|
||||
throw new IllegalStateException("不支持的运算符: " + operator);
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||||
}
|
||||
// 生成二元运算指令并返回结果寄存器
|
||||
return InstrFactory.binOp(ctx, op, l, r);
|
||||
}
|
||||
// 其他表达式类型暂不支持
|
||||
throw new IllegalStateException(
|
||||
"不支持的表达式类型: " + expr.getClass().getSimpleName()
|
||||
);
|
||||
}
|
||||
}
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||||
@ -1,145 +1,46 @@
|
||||
package org.jcnc.snow.compiler.ir.builder;
|
||||
|
||||
import org.jcnc.snow.compiler.ir.core.IRFunction;
|
||||
import org.jcnc.snow.compiler.ir.core.IROp;
|
||||
import org.jcnc.snow.compiler.ir.instr.BinOpInstruction;
|
||||
import org.jcnc.snow.compiler.ir.instr.LoadConstInstruction;
|
||||
import org.jcnc.snow.compiler.ir.instr.ReturnInstruction;
|
||||
import org.jcnc.snow.compiler.ir.value.Constant;
|
||||
import org.jcnc.snow.compiler.ir.value.VirtualRegister;
|
||||
import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.*;
|
||||
import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.base.ExpressionNode;
|
||||
import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.FunctionNode;
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import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.ParameterNode;
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import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.base.StatementNode;
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||||
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/**
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||||
* FunctionBuilder 负责将 AST 中的 FunctionNode 构建为 IRFunction。
|
||||
* FunctionBuilder 负责将 AST 中的 FunctionNode 构建为可执行的 IRFunction。
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||||
*
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||||
* <p>构建流程：
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* <ol>
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||||
* <li>创建 IRFunction 并绑定到作用域；</li>
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||||
* <li>将函数参数声明为虚拟寄存器；</li>
|
||||
* <li>遍历函数体中的语句，生成对应的 IR 指令。</li>
|
||||
* <li>创建 IRFunction 实例并初始化 IRContext；</li>
|
||||
* <li>将函数签名中的参数声明为虚拟寄存器；</li>
|
||||
* <li>遍历函数体中的每个语句节点，通过 StatementBuilder 生成对应 IR 指令；</li>
|
||||
* <li>最终返回构建完成的 IRFunction 对象。</li>
|
||||
* </ol>
|
||||
*/
|
||||
final class FunctionBuilder {
|
||||
|
||||
/** 当前正在构建的 IRFunction 实例 */
|
||||
private IRFunction irFunction;
|
||||
|
||||
/** 管理变量名到虚拟寄存器的映射 */
|
||||
private final Scope scope = new Scope();
|
||||
public class FunctionBuilder {
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* 将给定的 FunctionNode 转换为 IRFunction。
|
||||
* 构建函数的 IR 表示
|
||||
*
|
||||
* @param functionNode 要转换的函数节点
|
||||
* @return 构建完成的 IRFunction
|
||||
* @param fn 要构建的函数 AST 节点
|
||||
* @return 构建完成的 IRFunction 对象
|
||||
*/
|
||||
IRFunction build(FunctionNode functionNode) {
|
||||
irFunction = new IRFunction(functionNode.name());
|
||||
scope.attachFunction(irFunction);
|
||||
for (ParameterNode p : functionNode.parameters()) {
|
||||
scope.declare(p.name());
|
||||
}
|
||||
for (StatementNode s : functionNode.body()) {
|
||||
stmt(s);
|
||||
}
|
||||
return irFunction;
|
||||
public IRFunction build(FunctionNode fn) {
|
||||
// 创建 IRFunction 并包装到上下文
|
||||
IRFunction irFunc = new IRFunction(fn.name());
|
||||
IRContext ctx = new IRContext(irFunc);
|
||||
|
||||
// 声明函数参数
|
||||
for (ParameterNode p : fn.parameters()) {
|
||||
// 在当前作用域中声明参数名称对应的虚拟寄存器
|
||||
ctx.getScope().declare(p.name());
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* 处理不同类型的语句节点，并生成相应的 IR 指令。
|
||||
*
|
||||
* @param s 要处理的语句节点
|
||||
*/
|
||||
private void stmt(StatementNode s) {
|
||||
switch (s) {
|
||||
case ExpressionStatementNode(ExpressionNode expression) ->
|
||||
// 处理表达式语句，无需保存结果
|
||||
expr(expression);
|
||||
case AssignmentNode(String variable, ExpressionNode value) -> {
|
||||
// 处理赋值语句：计算右侧表达式并赋值
|
||||
VirtualRegister result = expr(value);
|
||||
if (scope.lookup(variable) == null) {
|
||||
scope.declare(variable, result);
|
||||
} else {
|
||||
scope.put(variable, result);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
case DeclarationNode d -> {
|
||||
// 处理声明语句，可能带初始化
|
||||
if (d.getInitializer().isPresent()) {
|
||||
scope.declare(d.getName(), expr(d.getInitializer().get()));
|
||||
} else {
|
||||
scope.declare(d.getName());
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
case ReturnNode r -> {
|
||||
// 处理返回语句，区分是否带返回值
|
||||
if (r.getExpression().isPresent()) {
|
||||
irFunction.add(new ReturnInstruction(expr(r.getExpression().get())));
|
||||
} else {
|
||||
irFunction.add(new ReturnInstruction(null));
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
case null, default -> throw new IllegalStateException("Unsupported statement: " + s);
|
||||
}
|
||||
// 使用 StatementBuilder 遍历并生成函数体所有语句的 IR
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||||
StatementBuilder sb = new StatementBuilder(ctx);
|
||||
for (StatementNode s : fn.body()) {
|
||||
sb.build(s);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* 根据表达式类型生成对应的 IR 值，并返回结果寄存器。
|
||||
*
|
||||
* @param e 要处理的表达式节点
|
||||
* @return 存放表达式结果的虚拟寄存器
|
||||
*/
|
||||
private VirtualRegister expr(ExpressionNode e) {
|
||||
if (e instanceof NumberLiteralNode num) {
|
||||
return number(num);
|
||||
} else if (e instanceof IdentifierNode(String name)) {
|
||||
// 处理变量引用，从作用域获取寄存器
|
||||
VirtualRegister vr = scope.lookup(name);
|
||||
if (vr == null) {
|
||||
throw new IllegalStateException("Undefined variable " + name);
|
||||
}
|
||||
return vr;
|
||||
} else if (e instanceof BinaryExpressionNode bin) {
|
||||
return bin(bin);
|
||||
}
|
||||
throw new IllegalStateException("Unsupported expression: " + e);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* 生成加载数值常量的指令。
|
||||
*
|
||||
* @param n 数字字面量节点
|
||||
* @return 存放常量的虚拟寄存器
|
||||
*/
|
||||
private VirtualRegister number(NumberLiteralNode n) {
|
||||
VirtualRegister vr = irFunction.newRegister();
|
||||
irFunction.add(new LoadConstInstruction(vr, new Constant(Integer.parseInt(n.value()))));
|
||||
return vr;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* 生成二元运算指令，并返回结果寄存器。
|
||||
*
|
||||
* @param b 二元表达式节点
|
||||
* @return 存放运算结果的虚拟寄存器
|
||||
*/
|
||||
private VirtualRegister bin(BinaryExpressionNode b) {
|
||||
VirtualRegister l = expr(b.left());
|
||||
VirtualRegister r = expr(b.right());
|
||||
VirtualRegister d = irFunction.newRegister();
|
||||
|
||||
IROp op = switch (b.operator()) {
|
||||
case "+" -> IROp.ADD_I32;
|
||||
case "-" -> IROp.SUB_I32;
|
||||
case "*" -> IROp.MUL_I32;
|
||||
case "/" -> IROp.DIV_I32;
|
||||
default -> throw new IllegalStateException("Unknown operator " + b.operator());
|
||||
};
|
||||
|
||||
irFunction.add(new BinOpInstruction(op, d, l, r));
|
||||
return d;
|
||||
// 返回构建好的 IRFunction
|
||||
return irFunc;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@ -0,0 +1,78 @@
|
||||
package org.jcnc.snow.compiler.ir.builder;
|
||||
|
||||
import org.jcnc.snow.compiler.ir.core.IRFunction;
|
||||
import org.jcnc.snow.compiler.ir.core.IRInstruction;
|
||||
import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.*;
|
||||
import org.jcnc.snow.compiler.ir.value.VirtualRegister;
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* IRContext 封装了当前函数的 IRFunction 实例和作用域管理（Scope），
|
||||
* 并提供分配寄存器和添加 IR 指令的便利方法。
|
||||
*
|
||||
* <p>主要功能：
|
||||
* <ul>
|
||||
* <li>持有正在构建的 IRFunction 对象；</li>
|
||||
* <li>管理变量名到虚拟寄存器的映射作用域；</li>
|
||||
* <li>分配新的虚拟寄存器；</li>
|
||||
* <li>将生成的 IRInstruction 自动添加到 IRFunction。</li>
|
||||
* </ul>
|
||||
*/
|
||||
public class IRContext {
|
||||
/**
|
||||
* 正在构建的 IRFunction 对象
|
||||
*/
|
||||
private final IRFunction function;
|
||||
/**
|
||||
* 管理变量和寄存器映射的作用域
|
||||
*/
|
||||
private final Scope scope;
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* 构造 IRContext，并绑定要构建的 IRFunction。
|
||||
*
|
||||
* @param function 要构建的 IRFunction 对象
|
||||
*/
|
||||
public IRContext(IRFunction function) {
|
||||
this.function = function;
|
||||
this.scope = new Scope();
|
||||
// 将 IRFunction 与作用域关联，以便指令生成时使用
|
||||
this.scope.attachFunction(function);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* 获取当前 IRFunction。
|
||||
*
|
||||
* @return 当前正在构建的 IRFunction 对象
|
||||
*/
|
||||
public IRFunction getFunction() {
|
||||
return function;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* 获取当前作用域，用于变量声明和查找。
|
||||
*
|
||||
* @return 作用域对象 Scope
|
||||
*/
|
||||
/* 包内可见：仅在 builder 包内部使用 Scope */
|
||||
Scope getScope() {
|
||||
return scope;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* 分配一个新的虚拟寄存器。
|
||||
*
|
||||
* @return 新分配的 VirtualRegister 对象
|
||||
*/
|
||||
public VirtualRegister newRegister() {
|
||||
return function.newRegister();
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* 将给定的 IRInstruction 添加到 IRFunction 中。
|
||||
*
|
||||
* @param instr 要添加的 IR 指令
|
||||
*/
|
||||
public void addInstruction(IRInstruction instr) {
|
||||
function.add(instr);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@ -0,0 +1,72 @@
|
||||
package org.jcnc.snow.compiler.ir.builder;
|
||||
|
||||
import org.jcnc.snow.compiler.ir.core.IROp;
|
||||
import org.jcnc.snow.compiler.ir.instr.BinOpInstruction;
|
||||
import org.jcnc.snow.compiler.ir.instr.LoadConstInstruction;
|
||||
import org.jcnc.snow.compiler.ir.instr.ReturnInstruction;
|
||||
import org.jcnc.snow.compiler.ir.value.Constant;
|
||||
import org.jcnc.snow.compiler.ir.value.VirtualRegister;
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* InstrFactory 统一管理 IR 指令的创建，并自动将生成的指令添加到上下文中。
|
||||
*
|
||||
* <p>提供的功能包括：
|
||||
* <ul>
|
||||
* <li>生成加载常量指令（LoadConstInstruction）；</li>
|
||||
* <li>生成二元运算指令（BinOpInstruction）；</li>
|
||||
* <li>生成返回指令（ReturnInstruction），支持有返回值和无返回值两种情况；</li>
|
||||
* </ul>
|
||||
*/
|
||||
public class InstrFactory {
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* 生成加载整数常量的指令，并返回对应的结果寄存器。
|
||||
*
|
||||
* @param ctx 当前 IR 构建上下文
|
||||
* @param value 要加载的整数值
|
||||
* @return 存放常量的虚拟寄存器
|
||||
*/
|
||||
public static VirtualRegister loadConst(IRContext ctx, int value) {
|
||||
VirtualRegister vr = ctx.newRegister();
|
||||
LoadConstInstruction instr = new LoadConstInstruction(vr, new Constant(value));
|
||||
ctx.addInstruction(instr);
|
||||
return vr;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* 生成二元运算指令，并返回运算结果寄存器。
|
||||
*
|
||||
* @param ctx 当前 IR 构建上下文
|
||||
* @param op 要执行的 IR 运算符
|
||||
* @param left 左操作数寄存器
|
||||
* @param right 右操作数寄存器
|
||||
* @return 存放运算结果的虚拟寄存器
|
||||
*/
|
||||
public static VirtualRegister binOp(IRContext ctx, IROp op,
|
||||
VirtualRegister left,
|
||||
VirtualRegister right) {
|
||||
VirtualRegister dest = ctx.newRegister();
|
||||
BinOpInstruction instr = new BinOpInstruction(op, dest, left, right);
|
||||
ctx.addInstruction(instr);
|
||||
return dest;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* 生成带返回值的返回指令。
|
||||
*
|
||||
* @param ctx 当前 IR 构建上下文
|
||||
* @param value 需要返回的虚拟寄存器
|
||||
*/
|
||||
public static void ret(IRContext ctx, VirtualRegister value) {
|
||||
ctx.addInstruction(new ReturnInstruction(value));
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* 生成无返回值的返回指令。
|
||||
*
|
||||
* @param ctx 当前 IR 构建上下文
|
||||
*/
|
||||
public static void retVoid(IRContext ctx) {
|
||||
ctx.addInstruction(new ReturnInstruction(null));
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@ -0,0 +1,57 @@
|
||||
package org.jcnc.snow.compiler.ir.builder;
|
||||
|
||||
import org.jcnc.snow.compiler.ir.value.VirtualRegister;
|
||||
import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.AssignmentNode;
|
||||
import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.DeclarationNode;
|
||||
import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.ExpressionStatementNode;
|
||||
import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.ReturnNode;
|
||||
import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.base.StatementNode;
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* 负责语句节点到 IR 的转换。
|
||||
*/
|
||||
public class StatementBuilder {
|
||||
private final IRContext ctx;
|
||||
private final ExpressionBuilder exprBuilder;
|
||||
|
||||
public StatementBuilder(IRContext ctx) {
|
||||
this.ctx = ctx;
|
||||
this.exprBuilder = new ExpressionBuilder(ctx);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/** 入口：根据不同语句类型分发 */
|
||||
public void build(StatementNode stmt) {
|
||||
if (stmt instanceof ExpressionStatementNode es) {
|
||||
exprBuilder.build(es.expression());
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
if (stmt instanceof AssignmentNode an) {
|
||||
VirtualRegister vr = exprBuilder.build(an.value());
|
||||
if (ctx.getScope().lookup(an.variable()) == null) {
|
||||
ctx.getScope().declare(an.variable(), vr);
|
||||
} else {
|
||||
ctx.getScope().put(an.variable(), vr);
|
||||
}
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
if (stmt instanceof DeclarationNode dn) {
|
||||
if (dn.getInitializer().isPresent()) {
|
||||
VirtualRegister init = exprBuilder.build(dn.getInitializer().get());
|
||||
ctx.getScope().declare(dn.getName(), init);
|
||||
} else {
|
||||
ctx.getScope().declare(dn.getName());
|
||||
}
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
if (stmt instanceof ReturnNode rn) {
|
||||
if (rn.getExpression().isPresent()) {
|
||||
VirtualRegister vr = exprBuilder.build(rn.getExpression().get());
|
||||
InstrFactory.ret(ctx, vr);
|
||||
} else {
|
||||
InstrFactory.retVoid(ctx);
|
||||
}
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
throw new IllegalStateException("Unsupported statement: " + stmt.getClass().getSimpleName());
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
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