From a67ac422bcea944137fee9aed9f60c13ad09ba3d Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Luke Date: Tue, 29 Apr 2025 15:03:13 +0800 Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?=E4=BF=AE=E5=A4=8D?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- .../jcnc/snow/compiler/ir/BasicIRBuilder.java | 155 ++++++++---------- 1 file changed, 71 insertions(+), 84 deletions(-) diff --git a/src/main/java/org/jcnc/snow/compiler/ir/BasicIRBuilder.java b/src/main/java/org/jcnc/snow/compiler/ir/BasicIRBuilder.java index cb90925..1df4cba 100644 --- a/src/main/java/org/jcnc/snow/compiler/ir/BasicIRBuilder.java +++ b/src/main/java/org/jcnc/snow/compiler/ir/BasicIRBuilder.java @@ -1,6 +1,9 @@ package org.jcnc.snow.compiler.ir; -import org.jcnc.snow.compiler.ir.instr.*; +import org.jcnc.snow.compiler.ir.instr.BinOpInstruction; +import org.jcnc.snow.compiler.ir.instr.IRFunction; +import org.jcnc.snow.compiler.ir.instr.LoadConstInstruction; +import org.jcnc.snow.compiler.ir.instr.ReturnInstruction; import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.*; import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.base.ExpressionNode; import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.base.Node; @@ -11,128 +14,118 @@ import java.util.List; import java.util.Map; /** - * BasicIRBuilder 类 —— 将 AST（抽象语法树）转换为 IR（中间表示）。 + * BasicIRBuilder 类 —— 负责将 AST（抽象语法树）转换为 IR（中间表示）。 *

- * 支持功能： + * 支持的功能包括： + *

*

- * - 整棵模块（Module）到函数（Function）到语句（Statement）到表达式（Expression）的递归编译 - *

- * - 支持整数字面量、标识符、四则运算（+ - * /） - *

- * - 支持变量声明、赋值、return 语句 + * 注意： + * - 当前仅支持简单语言特性； + * - 变量采用虚拟寄存器（VirtualRegister）建模，未来可扩展 SSA。 */ public final class BasicIRBuilder { /* ───────────────── 顶层 API ───────────────── */ /** - * 将一组顶层 AST 节点（可能是模块、函数或语句）转换成 IRProgram。 + * 当前作用域中，变量名 -> 虚拟寄存器（VirtualRegister）的映射 + */ + private final Map variables = new HashMap<>(); + + /* ───────────────── 内部实现 ───────────────── */ + /** + * 当前正在构建的 IRFunction 实例 + */ + private IRFunction currentFn; + + /** + * 将一组顶层 AST 节点（模块、函数、语句）编译为 IRProgram。 * * @param roots AST 根节点列表 - * @return 构建好的 IRProgram + * @return 编译生成的 IRProgram 对象 */ public IRProgram buildProgram(List roots) { - IRProgram prog = new IRProgram(); - for (Node n : roots) dispatchTop(n, prog); + IRProgram prog = new IRProgram(); // 创建新的 IRProgram + for (Node n : roots) dispatchTop(n, prog); // 依次处理所有顶层节点 return prog; } - /* ───────────────── 内部实现 ───────────────── */ + /* ─────────────── 函数体级别状态 ─────────────── */ /** - * 处理一个顶层节点：可能是模块、函数，或单条语句。 + * 处理单个顶层节点。 + * 可能是：模块（ModuleNode）、函数（FunctionNode）、单条语句（StatementNode）。 * - * @param n AST 节点 + * @param n AST 顶层节点 * @param prog 正在构建的 IRProgram */ private void dispatchTop(Node n, IRProgram prog) { switch (n) { - /* module { fun* }：递归处理模块内的所有函数 */ - case ModuleNode m -> m.functions().forEach(f -> dispatchTop(f, prog)); - - /* fun foo(...) { stmts }：构建单个函数 */ - case FunctionNode f -> prog.add(buildFunction(f)); - - /* 单条语句：作为匿名 "main" 函数处理 */ - case StatementNode s -> { + case ModuleNode m -> m.functions().forEach(f -> dispatchTop(f, prog)); // 递归处理模块内的函数 + case FunctionNode f -> prog.add(buildFunction(f)); // 将函数编译成 IRFunction 并加入 IRProgram + case StatementNode s -> { // 单条语句（如脚本式 main） FunctionNode fake = new FunctionNode("main", List.of(), "void", List.of(s)); prog.add(buildFunction(fake)); } - default -> throw new IllegalStateException("Unsupported top-level node: " + n); } } /** - * 将 FunctionNode 转换为 IRFunction。 + * 将一个 FunctionNode 编译成 IRFunction。 * * @param fn AST 中的函数节点 - * @return 转换后的 IRFunction + * @return 生成的 IRFunction */ private IRFunction buildFunction(FunctionNode fn) { - currentFn = new IRFunction(fn.name()); - variables.clear(); + currentFn = new IRFunction(fn.name()); // 创建新 IRFunction + variables.clear(); // 清空变量表（每个函数独立） - /* 将函数参数映射为虚拟寄存器（目前未在其他地方使用，但保留未来支持） */ + // 将函数参数映射为新的寄存器（未进一步使用参数，但保留未来拓展空间） for (ParameterNode p : fn.parameters()) { variables.put(p.name(), currentFn.newRegister()); } - /* 编译函数体中的每条语句 */ + // 编译函数体中的每条语句 for (StatementNode stmt : fn.body()) stmt(stmt); - /* 如果没有显式 return，补一个无返回值的 RET 指令 */ - if (currentFn.body().isEmpty() || - !(currentFn.body().getLast() instanceof ReturnInstruction)) + // 如果函数末尾没有 return，自动添加一个 return（无返回值） + if (currentFn.body().isEmpty() || !(currentFn.body().getLast() instanceof ReturnInstruction)) currentFn.add(new ReturnInstruction(null)); return currentFn; } - /* ─────────────── 函数体级别状态 ─────────────── */ - - /** 当前正在构建的 IRFunction 对象 */ - private IRFunction currentFn; - - /** 当前作用域内变量名到虚拟寄存器的映射表 */ - private final Map variables = new HashMap<>(); - /* ─── 处理语句 ─── */ /** - * 将一个语句节点编译为 IR 指令。 + * 编译单个语句节点为 IR 指令。 * - * @param n AST 语句节点 + * @param n 语句 AST 节点 */ private void stmt(StatementNode n) { switch (n) { - /* 表达式语句：只编译表达式，结果不保存 */ - case ExpressionStatementNode es -> expr(es.expression()); - - /* 赋值语句：编译右值表达式，并更新变量表 */ - case AssignmentNode as -> { + case ExpressionStatementNode es -> expr(es.expression()); // 表达式语句：只求值，无需保存 + case AssignmentNode as -> { // 赋值语句 VirtualRegister rhs = expr(as.value()); variables.put(as.variable(), rhs); } - - /* 变量声明：可带初始化器 */ - case DeclarationNode d -> { - if (d.getInitializer().isPresent()) { + case DeclarationNode d -> { // 变量声明 + if (d.getInitializer().isPresent()) { // 有初始化器 VirtualRegister init = expr(d.getInitializer().get()); variables.put(d.getName(), init); - } else { + } else { // 无初始化器，分配空寄存器 variables.put(d.getName(), currentFn.newRegister()); } } - - /* return 语句：可带返回值也可以没有 */ - case ReturnNode r -> { - if (r.getExpression().isPresent()) - currentFn.add(new ReturnInstruction(expr(r.getExpression().get()))); - else - currentFn.add(new ReturnInstruction(null)); + case ReturnNode r -> { // 返回语句 + if (r.getExpression().isPresent()) currentFn.add(new ReturnInstruction(expr(r.getExpression().get()))); + else currentFn.add(new ReturnInstruction(null)); } - default -> throw new IllegalStateException("Unsupported stmt: " + n); } } @@ -140,63 +133,57 @@ public final class BasicIRBuilder { /* ─── 处理表达式 ─── */ /** - * 将一个表达式节点编译为虚拟寄存器中的值。 + * 编译单个表达式节点，结果保存在一个新的寄存器中。 * - * @param e AST 表达式节点 - * @return 保存表达式结果的虚拟寄存器 + * @param e 表达式 AST 节点 + * @return 保存结果的虚拟寄存器 */ private VirtualRegister expr(ExpressionNode e) { return switch (e) { - /* 二元运算 */ - case BinaryExpressionNode b -> bin(b); - - /* 数字字面量 */ - case NumberLiteralNode n -> number(n); - - /* 变量标识符 */ - case IdentifierNode id -> { + case BinaryExpressionNode b -> bin(b); // 二元运算 + case NumberLiteralNode n -> number(n); // 数字字面量 + case IdentifierNode id -> { // 变量引用 VirtualRegister v = variables.get(id.name()); if (v == null) throw new IllegalStateException("变量 " + id.name() + " 未定义"); yield v; } - default -> throw new IllegalStateException("Unsupported expr: " + e); }; } /** - * 处理二元表达式（加减乘除）。 + * 编译一个二元运算表达式（如加减乘除）。 * - * @param b AST 二元表达式节点 - * @return 保存运算结果的寄存器 + * @param b 二元表达式节点 + * @return 保存结果的寄存器 */ private VirtualRegister bin(BinaryExpressionNode b) { VirtualRegister l = expr(b.left()); // 左操作数 VirtualRegister r = expr(b.right()); // 右操作数 - VirtualRegister d = currentFn.newRegister(); // 保存结果 + VirtualRegister d = currentFn.newRegister(); // 结果寄存器 - /* 映射操作符到 IROp */ + // 选择对应的 IR 操作符 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("未知运算符 " + b.operator()); + default -> throw new IllegalStateException("未知运算符 " + b.operator()); }; - currentFn.add(new BinOpInstruction(op, d, l, r)); + currentFn.add(new BinOpInstruction(op, d, l, r)); // 添加二元运算指令 return d; } /** - * 处理整数字面量。 + * 编译一个整数字面量。 * - * @param n AST 数字字面量节点 + * @param n 数字字面量节点 * @return 保存常量的寄存器 */ private VirtualRegister number(NumberLiteralNode n) { - VirtualRegister d = currentFn.newRegister(); - currentFn.add(new LoadConstInstruction(d, new Constant(Integer.parseInt(n.value())))); + VirtualRegister d = currentFn.newRegister(); // 分配一个新的寄存器 + currentFn.add(new LoadConstInstruction(d, new Constant(Integer.parseInt(n.value())))); // 加载常量指令 return d; } }