Luke/snow
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!63 feat: 增强语义分析与全局常量处理

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Luke 2025-08-26 09:31:01 +00:00 committed by Gitee
commit 3595631e2c
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GPG Key ID: 173E9B9CA92EEF8F
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8
.run/Demo14.run.xml
View File

@ -7,4 +7,12 @@
<option name="Make" enabled="true" />
</method>
</configuration>
<configuration default="false" name="Demo14" type="Application" factoryName="Application" folderName="Demo">
<option name="MAIN_CLASS_NAME" value="org.jcnc.snow.cli.SnowCLI" />
<module name="Snow" />
<option name="PROGRAM_PARAMETERS" value="compile run -d playground/Demo/Demo14 -o target/Demo14" />
<method v="2">
<option name="Make" enabled="true" />
</method>
</configuration>
</component>

10
.run/Demo22.run.xml Normal file
View File

@ -0,0 +1,10 @@
<component name="ProjectRunConfigurationManager">
<configuration default="false" name="Demo22" type="Application" factoryName="Application" folderName="Demo">
<option name="MAIN_CLASS_NAME" value="org.jcnc.snow.cli.SnowCLI" />
<module name="Snow" />
<option name="PROGRAM_PARAMETERS" value="compile run -d playground/Demo/Demo22 -o target/Demo22" />
<method v="2">
<option name="Make" enabled="true" />
</method>
</configuration>
</component>

10
.run/Demo23.run.xml Normal file
View File

@ -0,0 +1,10 @@
<component name="ProjectRunConfigurationManager">
<configuration default="false" name="Demo23" type="Application" factoryName="Application" folderName="Demo">
<option name="MAIN_CLASS_NAME" value="org.jcnc.snow.cli.SnowCLI" />
<module name="Snow" />
<option name="PROGRAM_PARAMETERS" value="compile run -d playground/Demo/Demo23 -o target/Demo23 --debug" />
<method v="2">
<option name="Make" enabled="true" />
</method>
</configuration>
</component>

10
.run/Demo24.run.xml Normal file
View File

@ -0,0 +1,10 @@
<component name="ProjectRunConfigurationManager">
<configuration default="false" name="Demo24" type="Application" factoryName="Application" folderName="Demo">
<option name="MAIN_CLASS_NAME" value="org.jcnc.snow.cli.SnowCLI" />
<module name="Snow" />
<option name="PROGRAM_PARAMETERS" value="compile run -d playground/Demo/Demo24 -o target/Demo24" />
<method v="2">
<option name="Make" enabled="true" />
</method>
</configuration>
</component>

6
.run/build-project2tar.ps1.run.xml Normal file
View File

@ -0,0 +1,6 @@
<component name="ProjectRunConfigurationManager">
<configuration default="false" name="build-project2tar.ps1" type="PowerShellRunType" factoryName="PowerShell" scriptUrl="$PROJECT_DIR$/build/build-project2tar.ps1" executablePath="C:/WINDOWS/System32/WindowsPowerShell/v1.0/powershell.exe">
<envs />
<method v="2" />
</configuration>
</component>

4
.run/build-release-all.ps1.run.xml
View File

@ -3,4 +3,8 @@
<envs />
<method v="2" />
</configuration>
<configuration default="false" name="build-release-all.ps1" type="PowerShellRunType" factoryName="PowerShell" scriptUrl="$PROJECT_DIR$/build/build-release-all.ps1" executablePath="C:/WINDOWS/System32/WindowsPowerShell/v1.0/powershell.exe">
<envs />
<method v="2" />
</configuration>
</component>

10
.run/build_project2tar.ps1.run.xml
View File

@ -1,10 +0,0 @@
<component name="ProjectRunConfigurationManager">
<configuration default="false" name="build_project2tar.ps1" type="PowerShellRunType" factoryName="PowerShell" scriptUrl="$PROJECT_DIR$/build/build_project2tar.ps1" executablePath="C:/WINDOWS/System32/WindowsPowerShell/v1.0/powershell.exe">
<envs />
<method v="2" />
</configuration>
<configuration default="false" name="build_project2tar.ps1" type="PowerShellRunType" factoryName="PowerShell" scriptUrl="$PROJECT_DIR$/build/build_project2tar.ps1" executablePath="C:/WINDOWS/System32/WindowsPowerShell/v1.0/powershell.exe">
<envs />
<method v="2" />
</configuration>
</component>

15
playground/Demo/Demo22/Main.snow Normal file
View File

@ -0,0 +1,15 @@
module: Main
import: ModuleA,os
function: main
returns: void
body:
declare sum: int = ModuleA.a+2
os.print(sum+1)
end body
end function
end module
module: ModuleA
globals:
declare const a: int =10
end module

11
playground/Demo/Demo22/OS.snow Normal file
View File

@ -0,0 +1,11 @@
module: os
import: os
function: print
params:
declare i1: int
returns: void
body:
syscall("PRINT",i1)
end body
end function
end module

14
playground/Demo/Demo23/Main.snow Normal file
View File

@ -0,0 +1,14 @@
module: Main
import: ModuleA
function: main
returns: void
body:
declare sum: byte = ModuleA.a
end body
end function
end module
module: ModuleA
globals:
declare const a: byte = 2b
end module

26
playground/Demo/Demo24/Main.snow Normal file
View File

@ -0,0 +1,26 @@
module: Main
import: ModuleA,os
globals:
declare const c: int = 10
function: main
returns: void
body:
declare a: int = ModuleA.sum(c,2)
os.print(a)
end body
end function
end module
module: ModuleA
globals:
declare const a: int = 10
function: sum
params:
declare a: int
declare b: int
returns: int
body:
return a + b
end body
end function
end module

11
playground/Demo/Demo24/OS.snow Normal file
View File

@ -0,0 +1,11 @@
module: os
import: os
function: print
params:
declare i1: int
returns: void
body:
syscall("PRINT",i1)
end body
end function
end module

37
src/main/java/org/jcnc/snow/compiler/ir/builder/ExpressionBuilder.java
View File

@ -1,5 +1,6 @@
package org.jcnc.snow.compiler.ir.builder;
import org.jcnc.snow.compiler.ir.common.GlobalConstTable;
import org.jcnc.snow.compiler.ir.core.IROpCode;
import org.jcnc.snow.compiler.ir.core.IRValue;
import org.jcnc.snow.compiler.ir.instruction.CallInstruction;
@ -48,6 +49,8 @@ public record ExpressionBuilder(IRContext ctx) {
if (reg == null) throw new IllegalStateException("未定义标识符: " + id.name());
yield reg;
}
// 模块常量 / 全局变量，如 ModuleA.a
case MemberExpressionNode mem -> buildMember(mem);
// 二元表达式（如 a+b, x==y）
case BinaryExpressionNode bin -> buildBinary(bin);
// 函数/方法调用表达式
@ -62,6 +65,40 @@ public record ExpressionBuilder(IRContext ctx) {
};
}
/**
* 成员访问表达式构建
*
* @param mem 成员表达式节点
* @return 存储结果的虚拟寄存器
*/
private IRVirtualRegister buildMember(MemberExpressionNode mem) {
if (!(mem.object() instanceof IdentifierNode id)) {
throw new IllegalStateException("不支持的成员访问对象类型: "
+ mem.object().getClass().getSimpleName());
}
String qualified = id.name() + "." + mem.member();
/* 1) 尝试直接获取已有寄存器绑定 */
IRVirtualRegister reg = ctx.getScope().lookup(qualified);
if (reg != null) {
return reg;
}
/* 2) 折叠为编译期常量：先查作用域，再查全局常量表 */
Object v = ctx.getScope().getConstValue(qualified);
if (v == null) {
v = GlobalConstTable.get(qualified);
}
if (v != null) {
IRVirtualRegister r = ctx.newRegister();
ctx.addInstruction(new LoadConstInstruction(r, new IRConstant(v)));
return r;
}
throw new IllegalStateException("未定义的常量: " + qualified);
}
/* ───────────────── 写入指定寄存器 ───────────────── */
/**

58
src/main/java/org/jcnc/snow/compiler/ir/builder/FunctionBuilder.java
View File

@ -1,5 +1,6 @@
package org.jcnc.snow.compiler.ir.builder;
import org.jcnc.snow.compiler.ir.common.GlobalConstTable;
import org.jcnc.snow.compiler.ir.common.GlobalFunctionTable;
import org.jcnc.snow.compiler.ir.core.IRFunction;
import org.jcnc.snow.compiler.ir.utils.ExpressionUtils;
@ -13,6 +14,13 @@ import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.base.StatementNode;
* <p>
* 负责将语法树中的 FunctionNode 节点转化为可执行的 IRFunction，
* 包含参数声明、返回类型推断、函数体语句转换等步骤。
*
* <ul>
* <li>支持自动导入全局/跨模块常量，使跨模块常量引用（如 ModuleA.a）在 IR 阶段可用。</li>
* <li>将函数形参声明为虚拟寄存器，并注册到作用域，便于后续指令生成。</li>
* <li>根据返回类型设置表达式默认字面量类型，保证 IR 层类型一致性。</li>
* <li>遍历并转换函数体语句为 IR 指令。</li>
* </ul>
*/
public class FunctionBuilder {
@ -21,11 +29,15 @@ public class FunctionBuilder {
* <p>
* 构建过程包括:
* <ol>
* <li>初始化 IRFunction 实例和上下文</li>
* <li>根据函数返回类型，设置默认类型后缀，便于表达式推断</li>
* <li>声明参数到作用域，并为每个参数分配虚拟寄存器</li>
* <li>遍历并转换函数体内的每条语句为 IR 指令</li>
* <li>函数构建完成后，清理默认类型后缀，防止影响其他函数</li>
* <li>在全局函数表注册函数签名，便于后续模块/语义分析阶段查询。</li>
* <li>初始化 IRFunction 实例和 IRContext 上下文对象（包含作用域与寄存器信息）。</li>
* <li>自动导入全局常量（包括跨模块 const 变量）到当前作用域，
* 使成员访问如 ModuleA.a 可直接折叠为常量。</li>
* <li>根据函数返回类型，设置表达式推断的默认字面量类型后缀
* （如 double→d, float→f），避免类型不一致。</li>
* <li>遍历声明形参，每个参数分配虚拟寄存器，并注册到作用域。</li>
* <li>依次转换函数体中的每条语句为 IR 指令。</li>
* <li>函数体转换完成后，清理默认类型后缀，防止影响后续函数构建。</li>
* </ol>
*
* @param functionNode 表示函数定义的语法树节点
@ -33,44 +45,56 @@ public class FunctionBuilder {
*/
public IRFunction build(FunctionNode functionNode) {
// 在全局函数表中注册函数信息
// 1. 在全局函数表注册函数名与返回类型
// 方便其他阶段/模块调用、类型检查。
GlobalFunctionTable.register(functionNode.name(), functionNode.returnType());
// 0) 基本初始化: 创建 IRFunction 实例与对应上下文
// 2. 初始化 IRFunction 实例与上下文对象
// IRFunction: 表示该函数的中间代码容器
// IRContext: 负责作用域、寄存器分配等编译上下文管理
IRFunction irFunction = new IRFunction(functionNode.name());
IRContext irContext = new IRContext(irFunction);
// 1) 把函数返回类型注入为默认类型后缀（供表达式类型推断）
// 3. 自动导入所有全局/跨模块常量到当前作用域
// 支持如 ModuleA.a 这样的常量访问/折叠（参见 ExpressionBuilder）
GlobalConstTable.all().forEach((k, v) ->
irContext.getScope().importExternalConst(k, v));
// 4. 根据函数返回类型设置默认类型后缀
// 例如返回类型为 double 时, 字面量表达式自动用 d 后缀。
char _returnSuffix = switch (functionNode.returnType().toLowerCase()) {
case "double" -> 'd';
case "float" -> 'f';
case "long" -> 'l';
case "short" -> 's';
case "byte" -> 'b';
default -> '\0';
default -> '\0'; // 其它类型不设默认后缀
};
ExpressionUtils.setDefaultSuffix(_returnSuffix);
try {
// 2) 声明形参: 为每个参数分配虚拟寄存器并声明到作用域
// 5. 遍历函数参数列表
// - 为每个参数分配一个新的虚拟寄存器
// - 注册参数名、类型、寄存器到当前作用域
// - 添加参数寄存器到 IRFunction（用于后续调用与指令生成）
for (ParameterNode p : functionNode.parameters()) {
IRVirtualRegister reg = irFunction.newRegister(); // 新寄存器
irContext.getScope().declare(p.name(), p.type(), reg); // 变量名→寄存器绑定
irFunction.addParameter(reg); // 添加到函数参数列表
IRVirtualRegister reg = irFunction.newRegister();
irContext.getScope().declare(p.name(), p.type(), reg);
irFunction.addParameter(reg);
}
// 3) 生成函数体 IR: 遍历每条语句，逐一转化
// 6. 遍历函数体语句节点，转换为 IR 指令
// StatementBuilder 负责将每条语句递归转换为 IR
StatementBuilder stmtBuilder = new StatementBuilder(irContext);
for (StatementNode stmt : functionNode.body()) {
stmtBuilder.build(stmt);
}
} finally {
// 4) 清除默认后缀，避免影响后续函数的推断
// 7. 清理默认类型后缀，防止影响后续其他函数的类型推断
ExpressionUtils.clearDefaultSuffix();
}
// 返回构建好的 IRFunction
// 8. 返回构建完成的 IRFunction
return irFunction;
}
}

54
src/main/java/org/jcnc/snow/compiler/ir/builder/IRBuilderScope.java
View File

@ -15,30 +15,25 @@ import java.util.Map;
* <li>支持变量与虚拟寄存器的重新绑定与查找</li>
* <li>支持变量的类型信息记录与查询</li>
* <li>支持变量的编译期常量值记录与查询（便于常量折叠等优化）</li>
* <li>支持跨模块全局常量（如 ModuleA.a）查找</li>
* </ul>
*/
final class IRBuilderScope {
/**
* 变量名到虚拟寄存器的映射表。
* 用于跟踪所有声明和分配的变量。
*/
/** 变量名到虚拟寄存器的映射表（本地变量） */
private final Map<String, IRVirtualRegister> vars = new HashMap<>();
/** 变量名到类型字符串的映射表 */
private final Map<String, String> varTypes = new HashMap<>();
/** 变量名到编译期常量值的映射表（本作用域） */
private final Map<String, Object> varConstValues = new HashMap<>();
/**
* 变量名到类型字符串的映射表。
* 用于类型分析与推断。
*/
private final Map<String, String> varTypes = new HashMap<>();
/**
* 变量名到编译期常量值的映射表。
* 用于常量折叠优化（如 int、string、数组等常量）。
*/
private final Map<String, Object> varConstValues = new HashMap<>();
/**
* 当前作用域所绑定的 IRFunction 实例。
* 用于申请新的虚拟寄存器。
* 额外：存放跨模块导入的全局常量
* key 形如 "ModuleA.a" value 为其常量值
*/
private final Map<String, Object> externalConsts = new HashMap<>();
/** 当前作用域所绑定的 IRFunction 实例 */
private IRFunction fn;
/**
@ -118,7 +113,7 @@ final class IRBuilderScope {
// ---------------- 编译期常量相关接口 ----------------
/**
* 设置变量的编译期常量值。
* 设置变量的编译期常量值（本地变量）。
*
* @param name 变量名称
* @param value 常量值（null 表示清除）
@ -129,21 +124,38 @@ final class IRBuilderScope {
}
/**
* 获取变量的编译期常量值（如没有则返回 null）。
* 获取变量的编译期常量值（本地变量或导入的外部常量）。
* <br>
* 优先查找本地常量，未命中再查外部（如 "ModuleA.a"）。
*
* @param name 变量名称
* @param name 变量名称或"模块名.常量名"
* @return 编译期常量值，或 null
*/
Object getConstValue(String name) {
return varConstValues.get(name);
Object v = varConstValues.get(name);
if (v != null) return v;
// 支持跨模块常量/全局变量
return externalConsts.get(name);
}
/**
* 清除变量的编译期常量值绑定。
* 清除变量的编译期常量值绑定（本地）。
*
* @param name 变量名称
*/
void clearConstValue(String name) {
varConstValues.remove(name);
}
// ---------------- 跨模块常量导入支持 ----------------
/**
* 导入外部（其他模块）的全局常量/变量。
*
* @param qualifiedName 形如 "ModuleA.a"
* @param value 其常量值
*/
void importExternalConst(String qualifiedName, Object value) {
externalConsts.put(qualifiedName, value);
}
}

148
src/main/java/org/jcnc/snow/compiler/ir/builder/IRProgramBuilder.java
View File

@ -1,24 +1,26 @@
package org.jcnc.snow.compiler.ir.builder;
import org.jcnc.snow.compiler.ir.common.GlobalConstTable;
import org.jcnc.snow.compiler.ir.core.IRFunction;
import org.jcnc.snow.compiler.ir.core.IRProgram;
import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.FunctionNode;
import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.ModuleNode;
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;
import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.base.NodeContext;
import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.base.StatementNode;
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashSet;
import java.util.List;
import java.util.Set;
/**
* IRProgramBuilder 负责将 AST 根节点(如模块、函数、顶层语句)转换为可执行的 IRProgram 实例。
* <p>
* 主要职责:
* IRProgramBuilder 负责将 AST 顶层节点转换为可执行的 {@link IRProgram}。
*
* <ul>
* <li>遍历 AST 根节点，根据类型分别处理(模块、函数、顶层语句)。</li>
* <li>对模块内的函数添加全限定名，并在函数体前注入全局变量声明。</li>
* <li>将单独的顶层语句封装为特殊的 "_start" 函数。</li>
* <li>预扫描所有模块，将 <code>declare const</code> 常量登记到全局常量表，支持跨模块常量折叠。</li>
* <li>对模块内的函数加上模块前缀，保证命名唯一，并将本模块全局声明注入到函数体前部。</li>
* <li>将独立顶层语句自动包装为特殊的 "_start" 函数（脚本模式支持）。</li>
* </ul>
*/
public final class IRProgramBuilder {
@ -31,20 +33,23 @@ public final class IRProgramBuilder {
* @throws IllegalStateException 遇到不支持的顶层节点类型时抛出
*/
public IRProgram buildProgram(List<Node> roots) {
// 预先收集并登记全部模块常量到全局常量表
preloadGlobals(roots);
IRProgram irProgram = new IRProgram();
for (Node node : roots) {
switch (node) {
case ModuleNode moduleNode -> {
// 处理模块节点:遍历其中所有函数，统一用“模块名.函数名”作为全限定名
// 处理模块节点：遍历其中所有函数，统一用“模块名.函数名”作为全限定名，避免命名冲突
for (FunctionNode f : moduleNode.functions()) {
irProgram.add(buildFunctionWithGlobals(moduleNode, f));
}
}
case FunctionNode functionNode ->
// 处理顶层函数节点:直接构建为 IRFunction 并加入
// 处理顶层函数节点：直接构建为 IRFunction 并加入
irProgram.add(buildFunction(functionNode));
case StatementNode statementNode ->
// 处理脚本式顶层语句:封装成 "_start" 函数后构建并添加
// 处理脚本式顶层语句：封装成 "_start" 函数后构建并添加
irProgram.add(buildFunction(wrapTopLevel(statementNode)));
default ->
// 遇到未知类型节点，抛出异常
@ -54,25 +59,111 @@ public final class IRProgramBuilder {
return irProgram;
}
// ===================== 全局常量收集 =====================
/**
* 扫描所有模块节点，将其中声明的 const 全局变量（compile-time 常量）
* 以 "模块名.常量名" 形式注册到全局常量表。
* 支持跨模块常量折叠，用于后续 IR 生成过程中的常量折叠优化。
*
* @param roots AST 顶层节点列表
*/
private void preloadGlobals(List<Node> roots) {
for (Node n : roots) {
if (n instanceof ModuleNode mod) {
String moduleName = mod.name();
if (mod.globals() == null) continue;
for (DeclarationNode decl : mod.globals()) {
// 只处理 compile-time 的 const 常量，并要求有初始值
if (!decl.isConst() || decl.getInitializer().isEmpty()) continue;
ExpressionNode init = decl.getInitializer().get();
Object value = evalLiteral(init);
if (value != null) {
GlobalConstTable.register(moduleName + "." + decl.getName(), value);
}
}
}
}
}
/**
* 字面量提取与类型折叠工具。
* 用于将表达式节点还原为 Java 原生类型（int、long、double、String等），仅支持直接字面量。
*
* @param expr 要计算的表达式节点
* @return 提取到的原生常量值，不支持的情况返回 null
*/
private Object evalLiteral(ExpressionNode expr) {
return switch (expr) {
case NumberLiteralNode num -> {
String raw = num.value();
String s = raw.replace("_", "");
char last = Character.toLowerCase(s.charAt(s.length() - 1));
String core = switch (last) {
case 'b', 's', 'l', 'f', 'd' -> s.substring(0, s.length() - 1);
default -> s;
};
try {
if (core.contains(".") || core.contains("e") || core.contains("E")) {
// 浮点数处理
yield Double.parseDouble(core);
}
long lv = Long.parseLong(core);
yield switch (last) {
case 'b' -> (byte) lv;
case 's' -> (short) lv;
case 'l' -> lv;
default -> (int) lv;
};
} catch (NumberFormatException ignore) {
yield null;
}
}
case StringLiteralNode str -> str.value();
case BoolLiteralNode b -> b.getValue() ? 1 : 0;
default -> null;
};
}
// ===================== IRFunction 构建辅助 =====================
/**
* 构建带有模块全局声明“注入”的函数，并将函数名加上模块前缀，保证模块内函数名唯一。
* <p>
* 如果模块有全局声明，则这些声明会被插入到函数体前部。
* 如果模块有全局声明，则这些声明会被插入到函数体前部（**会过滤掉与参数同名的全局声明**）。
*
* @param moduleNode 当前模块节点
* @param functionNode 模块中的函数节点
* @return 包含全局声明、已加前缀函数名的 IRFunction
* @param moduleNode 所属模块节点
* @param functionNode 待构建的函数节点
* @return 包含全局声明的 IRFunction
*/
private IRFunction buildFunctionWithGlobals(ModuleNode moduleNode, FunctionNode functionNode) {
// 拼接模块名和函数名，生成全限定名
String qualifiedName = moduleNode.name() + "." + functionNode.name();
// 若无全局声明，仅重命名后直接构建
if (moduleNode.globals() == null || moduleNode.globals().isEmpty()) {
// 无全局声明，直接重命名构建
return buildFunction(renameFunction(functionNode, qualifiedName));
}
// 若有全局声明，插入到函数体最前面
List<StatementNode> newBody = new ArrayList<>(moduleNode.globals().size() + functionNode.body().size());
newBody.addAll(moduleNode.globals());
// ------- 过滤与参数重名的全局声明 -------
Set<String> paramNames = new HashSet<>();
for (ParameterNode p : functionNode.parameters()) {
paramNames.add(p.name());
}
List<StatementNode> filteredGlobals = new ArrayList<>();
for (DeclarationNode g : moduleNode.globals()) {
// 避免全局声明和参数重名，优先参数
if (!paramNames.contains(g.getName())) {
filteredGlobals.add(g);
}
}
if (filteredGlobals.isEmpty()) {
// 过滤后已无可插入的全局声明
return buildFunction(renameFunction(functionNode, qualifiedName));
}
// 合并全局声明与函数体，前插全局声明
List<StatementNode> newBody = new ArrayList<>(filteredGlobals.size() + functionNode.body().size());
newBody.addAll(filteredGlobals);
newBody.addAll(functionNode.body());
FunctionNode wrapped = new FunctionNode(
qualifiedName,
@ -85,11 +176,11 @@ public final class IRProgramBuilder {
}
/**
* 生成一个重命名的 FunctionNode(只修改函数名，其他属性保持不变)。
* 生成一个重命名的 FunctionNode（只修改函数名，其他属性保持不变）。
*
* @param fn 原始函数节点
* @param newName 新的函数名(通常为全限定名)
* @return 重命名后的 FunctionNode
* @param newName 新的函数名（全限定名）
* @return 重命名后的函数节点
*/
private FunctionNode renameFunction(FunctionNode fn, String newName) {
return new FunctionNode(
@ -104,8 +195,8 @@ public final class IRProgramBuilder {
/**
* 构建 IRFunction。
*
* @param functionNode 要转换的函数节点
* @return 转换结果 IRFunction
* @param functionNode 待构建的 FunctionNode
* @return 构建后的 IRFunction
*/
private IRFunction buildFunction(FunctionNode functionNode) {
return new FunctionBuilder().build(functionNode);
@ -113,11 +204,10 @@ public final class IRProgramBuilder {
/**
* 将顶层语句节点封装成特殊的 "_start" 函数。
* <p>
* 这对于脚本式文件支持至关重要(即文件最外层直接写语句)。
* 主要用于脚本模式支持，使得顶层语句也可以被 IR 执行引擎统一处理。
*
* @param stmt 要封装的顶层语句
* @return 包装成 FunctionNode 的 "_start" 函数
* @param stmt 顶层语句节点
* @return 封装后的 FunctionNode
*/
private FunctionNode wrapTopLevel(StatementNode stmt) {
return new FunctionNode(

165
src/main/java/org/jcnc/snow/compiler/ir/builder/InstructionFactory.java
View File

@ -6,23 +6,16 @@ import org.jcnc.snow.compiler.ir.value.IRConstant;
import org.jcnc.snow.compiler.ir.value.IRVirtualRegister;
/**
* InstructionFactory —— 统一生成并注册 IR 指令的工厂类。
* <p>
* 该类封装了常见的 IR 指令生成方式，包括常量加载、二元运算、赋值、控制流等，
* 统一简化指令插入和寄存器分配逻辑，提升 IR 生成阶段的代码可维护性和复用性。
* </p>
* IR 指令统一生成工厂类，负责封装常量加载、二元运算、赋值、控制流等指令生成逻辑。
* 提高 IR 生成阶段的可维护性与复用性。
*/
public class InstructionFactory {
/* ====================================================================== */
/* 常量 / 通用二元运算（新寄存器） */
/* ====================================================================== */
/**
* 加载整数常量，将其写入一个新分配的虚拟寄存器，并返回该寄存器。
*
* @param ctx 当前 IR 上下文（用于分配寄存器与添加指令）
* @param value 要加载的整数常量值
* @param ctx 当前 IR 上下文
* @param value 整数常量值
* @return 存储该常量的新虚拟寄存器
*/
public static IRVirtualRegister loadConst(IRContext ctx, int value) {
@ -31,88 +24,150 @@ public class InstructionFactory {
return r;
}
/**
* 加载 long 类型常量到新寄存器。
*
* @param ctx 当前 IR 上下文
* @param value long 类型常量值
* @return 存储该常量的新虚拟寄存器
*/
public static IRVirtualRegister loadConst(IRContext ctx, long value) {
IRVirtualRegister r = ctx.newRegister();
ctx.addInstruction(new LoadConstInstruction(r, new IRConstant(value)));
return r;
}
/**
* 加载 float 类型常量到新寄存器。
*
* @param ctx 当前 IR 上下文
* @param value float 类型常量值
* @return 存储该常量的新虚拟寄存器
*/
public static IRVirtualRegister loadConst(IRContext ctx, float value) {
IRVirtualRegister r = ctx.newRegister();
ctx.addInstruction(new LoadConstInstruction(r, new IRConstant(value)));
return r;
}
/**
* 加载 double 类型常量到新寄存器。
*
* @param ctx 当前 IR 上下文
* @param value double 类型常量值
* @return 存储该常量的新虚拟寄存器
*/
public static IRVirtualRegister loadConst(IRContext ctx, double value) {
IRVirtualRegister r = ctx.newRegister();
ctx.addInstruction(new LoadConstInstruction(r, new IRConstant(value)));
return r;
}
/**
* 执行二元运算（如加法、减法等），结果写入新分配的虚拟寄存器并返回该寄存器。
*
* @param ctx 当前 IR 上下文
* @param op 运算类型（IROpCode 枚举，如 ADD_I32 等）
* @param a 第一个操作数寄存器
* @param b 第二个操作数寄存器
* @return 保存运算结果的新虚拟寄存器
* @param op 二元运算操作码
* @param a 左操作数寄存器
* @param b 右操作数寄存器
* @return 存储结果的新虚拟寄存器
*/
public static IRVirtualRegister binOp(IRContext ctx, IROpCode op,
IRVirtualRegister a, IRVirtualRegister b) {
public static IRVirtualRegister binOp(IRContext ctx, IROpCode op, IRVirtualRegister a, IRVirtualRegister b) {
IRVirtualRegister dest = ctx.newRegister();
ctx.addInstruction(new BinaryOperationInstruction(op, dest, a, b));
return dest;
}
/* ====================================================================== */
/* 直接写入指定寄存器 */
/* ====================================================================== */
/**
* 加载整数常量到指定虚拟寄存器。
* 加载常量到指定寄存器。
*
* @param ctx 当前 IR 上下文
* @param dest 目标寄存器
* @param value 要加载的整数常量
* @param dest 目标虚拟寄存器
* @param value IR 常量值
*/
public static void loadConstInto(IRContext ctx, IRVirtualRegister dest, IRConstant value) {
ctx.addInstruction(new LoadConstInstruction(dest, value));
}
/**
* 对两个寄存器执行二元运算，将结果写入指定目标寄存器。
* 执行二元运算，并将结果写入指定寄存器。
*
* @param ctx 当前 IR 上下文
* @param op 运算类型（IROpCode 枚举）
* @param a 第一个操作数寄存器
* @param b 第二个操作数寄存器
* @param dest 运算结果目标寄存器
* @param op 二元运算操作码
* @param a 左操作数寄存器
* @param b 右操作数寄存器
* @param dest 目标虚拟寄存器
*/
public static void binOpInto(IRContext ctx, IROpCode op,
IRVirtualRegister a, IRVirtualRegister b,
IRVirtualRegister dest) {
public static void binOpInto(IRContext ctx, IROpCode op, IRVirtualRegister a, IRVirtualRegister b, IRVirtualRegister dest) {
ctx.addInstruction(new BinaryOperationInstruction(op, dest, a, b));
}
/**
* Move 指令（src → dest）。若寄存器相同也安全。
* <p>
* 实现方式: dest = src + 0（即加上常量 0）。
* </p>
* 生成“值拷贝”语义（src → dest）。
* 若类型无法推断，默认采用 int 方案（ADD_I32, src+0）。
*
* @param ctx 当前 IR 上下文
* @param src 源寄存器
* @param dest 目标寄存器
*/
public static void move(IRContext ctx, IRVirtualRegister src, IRVirtualRegister dest) {
// 自赋值无需任何操作，避免生成多余的常量 0 寄存器
if (src == dest) {
return;
}
// 回退实现: dest = src + 0
IRVirtualRegister zero = loadConst(ctx, 0);
ctx.addInstruction(new BinaryOperationInstruction(IROpCode.ADD_I32, dest, src, zero));
String varType = ctx.getVarType(); // 需要 IRContext 提供
char suffix = '\0';
if (varType != null) {
switch (varType) {
case "byte" -> suffix = 'b';
case "short" -> suffix = 's';
case "int" -> suffix = 'i';
case "long" -> suffix = 'l';
case "float" -> suffix = 'f';
case "double" -> suffix = 'd';
}
}
IRVirtualRegister zero;
IROpCode op = switch (suffix) {
case 'd' -> {
zero = loadConst(ctx, 0.0);
yield IROpCode.ADD_D64;
}
case 'f' -> {
zero = loadConst(ctx, 0.0f);
yield IROpCode.ADD_F32;
}
case 'l' -> {
zero = loadConst(ctx, 0L);
yield IROpCode.ADD_L64;
}
case 's' -> {
zero = loadConst(ctx, 0);
yield IROpCode.ADD_S16;
}
case 'b' -> {
zero = loadConst(ctx, 0);
yield IROpCode.ADD_B8;
}
default -> {
zero = loadConst(ctx, 0);
yield IROpCode.ADD_I32;
}
};
ctx.addInstruction(new BinaryOperationInstruction(op, dest, src, zero));
}
/* ====================================================================== */
/* 控制流指令 */
/* ====================================================================== */
/**
* 生成无条件跳转（JMP）指令，跳转到指定标签。
* 生成无条件跳转指令。
*
* @param ctx 当前 IR 上下文
* @param label 目标标签名
* @param label 跳转目标标签
*/
public static void jmp(IRContext ctx, String label) {
ctx.addInstruction(new IRJumpInstruction(label));
}
/**
* 在 IR 中插入一个标签（Label）。
* 在 IR 流中插入标签。
*
* @param ctx 当前 IR 上下文
* @param label 标签名
@ -122,22 +177,18 @@ public class InstructionFactory {
}
/**
* 比较跳转（如 if a < b goto label），根据条件跳转到目标标签。
* 比较两个寄存器，并根据结果跳转到指定标签。
*
* @param ctx 当前 IR 上下文
* @param cmp 比较操作码（如 IROpCode.LT_I32 等）
* @param a 第一个操作数寄存器
* @param b 第二个操作数寄存器
* @param cmp 比较操作码
* @param a 左操作数寄存器
* @param b 右操作数寄存器
* @param targetLabel 跳转目标标签
*/
public static void cmpJump(IRContext ctx, IROpCode cmp,
IRVirtualRegister a, IRVirtualRegister b,
String targetLabel) {
public static void cmpJump(IRContext ctx, IROpCode cmp, IRVirtualRegister a, IRVirtualRegister b, String targetLabel) {
ctx.addInstruction(new IRCompareJumpInstruction(cmp, a, b, targetLabel));
}
/* ---------------- 返回 ---------------- */
/**
* 生成返回指令（带返回值）。
*
@ -149,7 +200,7 @@ public class InstructionFactory {
}
/**
* 生成无返回值的 return 指令（如 void 函数）。
* 生成无返回值（void）返回指令。
*
* @param ctx 当前 IR 上下文
*/

70
src/main/java/org/jcnc/snow/compiler/ir/common/GlobalConstTable.java Normal file
View File

@ -0,0 +1,70 @@
package org.jcnc.snow.compiler.ir.common;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
/**
* 全局常量表，用于跨模块编译期常量查询和折叠。
*
* <p>
* 主要功能：
* <ul>
* <li>在 IRProgramBuilder 预扫描阶段，将所有模块级 <code>const</code> 常量
* （如 ModuleA.a）注册到全局常量表，支持跨模块访问。</li>
* <li>后续任何阶段均可通过 {@link #get(String)} 查询已注册常量，实现编译期常量折叠。</li>
* <li>保证线程安全，支持并发注册和访问。</li>
* </ul>
* <p>
* 常量的 key 格式为“模块名.常量名”，如 "ModuleA.a"，以便唯一标识。
*
* <p>
* 典型用法：
* <pre>
* GlobalConstTable.register("ModuleA.a", 10); // 注册常量
* Object val = GlobalConstTable.get("ModuleA.a"); // 查询常量
* </pre>
*/
public final class GlobalConstTable {
/** 存储全局常量: “ModuleName.constName” → 常量值。线程安全。 */
private static final Map<String, Object> CONSTS = new ConcurrentHashMap<>();
/**
* 工具类构造器，防止实例化。
*/
private GlobalConstTable() { /* utility class */ }
/**
* 注册一个全局常量到表中（只在首次注册时生效，避免被覆盖）。
*
* @param qualifiedName 常量的全限定名（如 "ModuleA.a"）
* @param value 常量的字面值（如 10、字符串、布尔等）
* @throws IllegalArgumentException 名称为 null 或空串时抛出
*/
public static void register(String qualifiedName, Object value) {
if (qualifiedName == null || qualifiedName.isBlank()) {
throw new IllegalArgumentException("常量名不能为空");
}
CONSTS.putIfAbsent(qualifiedName, value);
}
/**
* 获取指定全局常量的值。
*
* @param qualifiedName 常量的全限定名（如 "ModuleA.a"）
* @return 查到的常量值，如果未注册则返回 null
*/
public static Object get(String qualifiedName) {
return CONSTS.get(qualifiedName);
}
/**
* 返回全部已注册常量的不可变视图（快照）。
* <p>注意：只读，不可修改。</p>
*
* @return key=常量名，value=常量值的不可变 Map
*/
public static Map<String, Object> all() {
return Map.copyOf(CONSTS);
}
}

27
src/main/java/org/jcnc/snow/compiler/lexer/core/LexerEngine.java
View File

@ -1,11 +1,9 @@
package org.jcnc.snow.compiler.lexer.core;
import org.jcnc.snow.common.SnowConfig;
import org.jcnc.snow.compiler.lexer.base.TokenScanner;
import org.jcnc.snow.compiler.lexer.scanners.*;
import org.jcnc.snow.compiler.lexer.token.Token;
import org.jcnc.snow.compiler.lexer.token.TokenType;
import org.jcnc.snow.compiler.lexer.utils.TokenPrinter;
import java.io.File;
import java.util.ArrayList;
@ -127,8 +125,8 @@ public class LexerEngine {
/**
* 目前包含2条规则: <br>
* 1. Declare-Ident declare 后必须紧跟合法标识符，并且只能一个<br>
* 2. Double-Ident declare 后若出现第二个 IDENTIFIER 视为多余<br>
* 1. Declare-Ident declare 后必须紧跟合法标识符（或 const + 标识符），并且只能一个<br>
* 2. Double-Ident declare 后若出现第二个多余的 IDENTIFIER<br>
* <p>发现问题仅写入 {@link #errors}，不抛异常。</p>
*/
private void validateTokens() {
@ -139,17 +137,28 @@ public class LexerEngine {
if (tok.getType() == TokenType.KEYWORD
&& "declare".equalsIgnoreCase(tok.getLexeme())) {
// 第一个非 NEWLINE token
Token id1 = findNextNonNewline(i);
// 找 declare 后第一个非 NEWLINE token
Token t1 = findNextNonNewline(i);
// 如果有 const，允许
boolean hasConst = t1 != null
&& t1.getType() == TokenType.KEYWORD
&& "const".equalsIgnoreCase(t1.getLexeme());
int identStartIdx = hasConst ? tokens.indexOf(t1) : i;
// 找下一个非 NEWLINE token，如果有 const，就找下一个
Token id1 = findNextNonNewline(identStartIdx);
// id1 必须是 IDENTIFIER
if (id1 == null || id1.getType() != TokenType.IDENTIFIER) {
errors.add(err(
(id1 == null ? tok : id1),
"declare 后必须跟合法标识符 (以字母或 '_' 开头)"
(id1 == null ? (hasConst ? t1 : tok) : id1),
"declare 后必须跟合法标识符 (可选 const 关键字)"
));
continue; // 若首标识符就错，后续检查可略
}
// 检查是否有第二个 IDENTIFIER
// 检查是否有第二个多余的 IDENTIFIER
Token id2 = findNextNonNewline(tokens.indexOf(id1));
if (id2 != null && id2.getType() == TokenType.IDENTIFIER) {
errors.add(err(id2, "declare 声明中出现多余的标识符"));

2
src/main/java/org/jcnc/snow/compiler/lexer/token/TokenFactory.java
View File

@ -28,7 +28,7 @@ public class TokenFactory {
private static final Set<String> KEYWORDS = Set.of
("module", "function", "params", "returns", "body", "end",
"if", "then", "else", "loop", "declare", "return", "import", "init",
"cond", "step", "globals", "break", "continue");
"cond", "step", "globals", "break", "continue", "const");
/**
* 内置类型名称集合，如 int、string 等。

28
src/main/java/org/jcnc/snow/compiler/parser/ast/DeclarationNode.java
View File

@ -10,21 +10,26 @@ import java.util.Optional;
* {@code DeclarationNode} 表示抽象语法树（AST）中的变量声明语句节点。
* <p>
* 变量声明用于在语法层引入新的标识符及其类型信息，
* 通常格式为 {@code type name = initializer;}，其中初始化表达式可省略。
* </p>
*/
public class DeclarationNode implements StatementNode {
/** 声明的变量名称 */
/** 声明的变量名称。 */
private final String name;
/** 变量的数据类型（如 "int", "string"） */
/** 变量的数据类型（如 "int", "string"）。 */
private final String type;
/** 可选的初始化表达式 */
/** 是否为常量声明（true 表示 const 变量，false 表示普通变量）。 */
private final boolean isConst;
/**
* 可选的初始化表达式。
* 如果未指定初始化表达式，则为 Optional.empty()。
*/
private final Optional<ExpressionNode> initializer;
/** 节点上下文信息（包含行号、列号等） */
/** 节点上下文信息（如源码中的行号、列号等）。 */
private final NodeContext context;
/**
@ -32,12 +37,14 @@ public class DeclarationNode implements StatementNode {
*
* @param name 变量名称
* @param type 变量类型字符串（如 "int"、"string"）
* @param isConst 是否为常量声明
* @param initializer 可选初始化表达式，若为 {@code null} 表示未初始化
* @param context 节点上下文信息（包含行号、列号等）
*/
public DeclarationNode(String name, String type, ExpressionNode initializer, NodeContext context) {
public DeclarationNode(String name, String type, boolean isConst, ExpressionNode initializer, NodeContext context) {
this.name = name;
this.type = type;
this.isConst = isConst;
this.initializer = Optional.ofNullable(initializer);
this.context = context;
}
@ -60,6 +67,15 @@ public class DeclarationNode implements StatementNode {
return type;
}
/**
* 判断该声明是否为常量（const）。
*
* @return 如果为常量声明则返回 true，否则返回 false
*/
public boolean isConst() {
return isConst;
}
/**
* 获取可选的初始化表达式。
*

28
src/main/java/org/jcnc/snow/compiler/parser/statement/DeclarationStatementParser.java
View File

@ -34,45 +34,51 @@ public class DeclarationStatementParser implements StatementParser {
*/
@Override
public DeclarationNode parse(ParserContext ctx) {
// 便捷引用词法 token 流
var tokens = ctx.getTokens();
// 获取当前 token 的行号、列号和文件名
int line = ctx.getTokens().peek().getLine();
int column = ctx.getTokens().peek().getCol();
int line = tokens.peek().getLine();
int column = tokens.peek().getCol();
String file = ctx.getSourceName();
// 声明语句必须以 "declare" 开头
ctx.getTokens().expect("declare");
tokens.expect("declare");
// 是否声明为常量
boolean isConst = tokens.match("const");
// 获取变量名称（标识符）
String name = ctx.getTokens()
String name = tokens
.expectType(TokenType.IDENTIFIER)
.getLexeme();
// 类型标注的冒号分隔符
ctx.getTokens().expect(":");
tokens.expect(":");
// 获取变量类型（类型标识符）
StringBuilder type = new StringBuilder(
ctx.getTokens()
tokens
.expectType(TokenType.TYPE)
.getLexeme()
);
// 消费多维数组类型后缀 "[]"
while (ctx.getTokens().match("[")) {
ctx.getTokens().expectType(TokenType.RBRACKET); // 必须配对
while (tokens.match("[")) {
tokens.expectType(TokenType.RBRACKET); // 必须配对
type.append("[]"); // 类型名称拼接 []，如 int[][] 等
}
// 可选初始化表达式（=号右侧）
ExpressionNode init = null;
if (ctx.getTokens().match("=")) {
if (tokens.match("=")) {
init = new PrattExpressionParser().parse(ctx);
}
// 声明语句必须以换行符结尾
ctx.getTokens().expectType(TokenType.NEWLINE);
tokens.expectType(TokenType.NEWLINE);
// 返回构建好的声明语法树节点
return new DeclarationNode(name, type.toString(), init, new NodeContext(line, column, file));
return new DeclarationNode(name, type.toString(), isConst, init, new NodeContext(line, column, file));
}
}

94
src/main/java/org/jcnc/snow/compiler/semantic/analyzers/expression/MemberExpressionAnalyzer.java Normal file
View File

@ -0,0 +1,94 @@
package org.jcnc.snow.compiler.semantic.analyzers.expression;
import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.FunctionNode;
import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.IdentifierNode;
import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.MemberExpressionNode;
import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.base.NodeContext;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.analyzers.base.ExpressionAnalyzer;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.core.Context;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.core.ModuleInfo;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.error.SemanticError;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.symbol.Symbol;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.symbol.SymbolTable;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.type.BuiltinType;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.type.Type;
/**
* {@code MemberExpressionAnalyzer} 用于分析模块成员访问表达式的类型和语义。
*
* <p>
* 当前实现支持 <code>ModuleName.constOrVar</code> 形式的跨模块常量/全局变量访问，
* 能根据目标模块的全局符号表，返回准确的类型信息，完全支持跨模块类型推断。
* <br>
* 对于非模块成员的访问（如对象.属性、多级 a.b.c），暂不支持，遇到时将报告语义错误。
* </p>
*
* <p>
* <b>核心特性：</b>
* <ul>
* <li>校验模块是否存在、是否已导入（或自身）；</li>
* <li>跨模块访问目标模块的全局符号表，查找指定成员符号及其类型；</li>
* <li>若成员不存在，报告“模块成员未定义”语义错误；</li>
* <li>暂不支持更复杂的对象成员访问，遇到将报“不支持的成员访问对象类型”错误。</li>
* </ul>
* </p>
*/
public class MemberExpressionAnalyzer implements ExpressionAnalyzer<MemberExpressionNode> {
/**
* 语义分析模块成员访问表达式。
*
* @param ctx 全局语义分析上下文，持有所有模块及错误记录
* @param mi 当前模块信息（用于判断导入关系）
* @param fn 当前函数节点
* @param locals 当前局部符号表
* @param expr 当前要分析的成员表达式（如 ModuleA.a）
* @return 成员表达式的类型；出错时类型降级为 int，并记录语义错误
*/
@Override
public Type analyze(Context ctx,
ModuleInfo mi,
FunctionNode fn,
SymbolTable locals,
MemberExpressionNode expr) {
ctx.log("检查成员访问: " + expr);
// -------- 仅支持 ModuleName.member 形式 --------
if (expr.object() instanceof IdentifierNode(String mod, NodeContext _)) {
// 1. 校验模块存在且已导入或为本模块自身
if (!ctx.getModules().containsKey(mod)
|| (!mi.getImports().contains(mod) && !mi.getName().equals(mod))) {
ctx.getErrors().add(new SemanticError(expr,
"未知或未导入模块: " + mod));
ctx.log("错误: 未导入模块 " + mod);
return BuiltinType.INT;
}
// 2. 查找目标模块的全局符号表，精确返回成员类型
ModuleInfo target = ctx.getModules().get(mod);
SymbolTable globals = target.getGlobals();
if (globals != null) {
Symbol sym = globals.resolve(expr.member());
if (sym != null) {
return sym.type(); // 找到成员，返回其真实类型
}
}
// 3. 成员不存在，记录语义错误并类型降级
ctx.getErrors().add(new SemanticError(expr,
"模块成员未定义: " + mod + "." + expr.member()));
ctx.log("错误: 模块成员未定义 " + mod + "." + expr.member());
return BuiltinType.INT;
}
// -------- 其它对象成员（如 a.b.c）暂不支持 --------
ctx.getErrors().add(new SemanticError(expr,
"不支持的成员访问对象类型: "
+ expr.object().getClass().getSimpleName()));
ctx.log("错误: 不支持的成员访问对象类型 "
+ expr.object().getClass().getSimpleName());
return BuiltinType.INT;
}
}

62
src/main/java/org/jcnc/snow/compiler/semantic/analyzers/statement/AssignmentAnalyzer.java
View File

@ -6,22 +6,28 @@ import org.jcnc.snow.compiler.semantic.analyzers.base.StatementAnalyzer;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.core.Context;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.core.ModuleInfo;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.error.SemanticError;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.symbol.*;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.symbol.Symbol;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.symbol.SymbolKind;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.symbol.SymbolTable;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.type.Type;
/**
* {@code AssignmentAnalyzer} 是赋值语句的语义分析器。
* <p>
* 负责分析和验证赋值语句的合法性，包括:
* {@code AssignmentAnalyzer} 负责对赋值语句进行语义校验。
*
* <h2>校验要点</h2>
* <ul>
* <li>变量是否已声明且可赋值（必须为 {@link SymbolKind#VARIABLE} 类型）；</li>
* <li>赋值右值的类型是否与变量类型兼容；</li>
* <li>是否允许进行数值类型的自动宽化转换（如 {@code int → float}）。</li>
* <li><b>左值解析</b>：确保标识符已声明；</li>
* <li><b>常量保护</b>：禁止修改 {@link SymbolKind#CONSTANT}；</li>
* <li><b>类型兼容</b>：验证右值类型与目标类型兼容，若均为数值类型则允许宽化转换（如 <code>int → double</code>）。</li>
* </ul>
* 若类型不兼容且无法自动宽化，则将记录语义错误并输出日志信息。
*
* 任何不满足条件的情况都会向 {@link Context#getErrors()} 记录 {@link SemanticError}。
*/
public class AssignmentAnalyzer implements StatementAnalyzer<AssignmentNode> {
/** 错误消息前缀，统一便于搜索定位 */
private static final String ERR_PREFIX = "赋值错误: ";
/**
* 分析赋值语句的语义有效性，包括左值合法性与类型匹配性。
*
@ -41,29 +47,37 @@ public class AssignmentAnalyzer implements StatementAnalyzer<AssignmentNode> {
// 获取赋值左值变量名并进行符号解析
ctx.log("赋值检查: " + asg.variable());
Symbol sym = locals.resolve(asg.variable());
// 检查变量是否已声明且为可赋值的变量类型
if (sym == null || sym.kind() != SymbolKind.VARIABLE) {
if (sym == null) {
ctx.getErrors().add(new SemanticError(asg,
"未声明的变量: " + asg.variable()));
ctx.log("错误: 未声明的变量 " + asg.variable());
ERR_PREFIX + "未声明的变量: " + asg.variable()));
ctx.log(ERR_PREFIX + "未声明的变量 " + asg.variable());
return; // 无需继续后续检查
}
/* ---------- 2. 常量不可修改 ---------- */
if (sym.kind() == SymbolKind.CONSTANT) {
ctx.getErrors().add(new SemanticError(asg,
ERR_PREFIX + "无法修改常量: " + asg.variable()));
ctx.log(ERR_PREFIX + "尝试修改常量 " + asg.variable());
return;
}
// 分析右值表达式类型
Type valType = ctx.getRegistry().getExpressionAnalyzer(asg.value())
/* ---------- 3. 右值类型分析 ---------- */
Type rhsType = ctx.getRegistry()
.getExpressionAnalyzer(asg.value())
.analyze(ctx, mi, fn, locals, asg.value());
// 类型检查: 若类型不兼容，则尝试判断是否允许宽化转换
if (!sym.type().isCompatible(valType)) {
// 数值类型允许自动宽化转换（如 int → double）
if (!(sym.type().isNumeric() && valType.isNumeric()
&& Type.widen(valType, sym.type()) == sym.type())) {
/* ---------- 4. 类型兼容性检查 ---------- */
boolean compatible = sym.type().isCompatible(rhsType);
boolean widenOK = sym.type().isNumeric()
&& rhsType.isNumeric()
&& Type.widen(rhsType, sym.type()) == sym.type();
if (!compatible && !widenOK) {
ctx.getErrors().add(new SemanticError(asg,
"赋值类型不匹配: 期望 " + sym.type()
+ ", 实际 " + valType));
ctx.log("错误: 赋值类型不匹配 " + asg.variable());
}
ERR_PREFIX + "类型不匹配: 期望 "
+ sym.type() + ", 实际 " + rhsType));
ctx.log(ERR_PREFIX + "类型不匹配 " + asg.variable());
}
}
}

64
src/main/java/org/jcnc/snow/compiler/semantic/analyzers/statement/DeclarationAnalyzer.java
View File

@ -6,7 +6,9 @@ import org.jcnc.snow.compiler.semantic.analyzers.base.StatementAnalyzer;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.core.Context;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.core.ModuleInfo;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.error.SemanticError;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.symbol.*;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.symbol.Symbol;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.symbol.SymbolKind;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.symbol.SymbolTable;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.type.BuiltinType;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.type.Type;
@ -25,7 +27,7 @@ import org.jcnc.snow.compiler.semantic.type.Type;
public class DeclarationAnalyzer implements StatementAnalyzer<DeclarationNode> {
/**
* 对变量声明语句执行语义分析。
* 对单条声明语句执行语义分析。
*
* @param ctx 当前语义分析上下文对象，提供类型解析、错误记录、日志输出等功能。
* @param mi 当前模块信息，支持跨模块引用检查（本分析器未直接使用）。
@ -40,45 +42,53 @@ public class DeclarationAnalyzer implements StatementAnalyzer<DeclarationNode> {
SymbolTable locals,
DeclarationNode decl) {
// 1. 解析声明类型
/* ---------- 1. 解析类型 ---------- */
Type varType = ctx.parseType(decl.getType());
if (varType == null) {
// 未知类型：记录错误并使用 int 兜底，避免后续空指针
ctx.getErrors().add(new SemanticError(decl,
"未知类型: " + decl.getType()));
ctx.log("错误: 未知类型 " + decl.getType()
+ " 在声明 " + decl.getName());
varType = BuiltinType.INT; // 容错处理: 默认降级为 int
+ " (声明 " + decl.getName() + ")");
varType = BuiltinType.INT;
}
ctx.log("声明变量: " + decl.getName()
+ " 类型: " + varType);
ctx.log("声明" + (decl.isConst() ? "常量" : "变量")
+ ": " + decl.getName() + " 类型: " + varType);
// 2. 将变量注册到当前作用域符号表中，检查重复定义
if (!locals.define(new Symbol(
decl.getName(), varType, SymbolKind.VARIABLE
))) {
/* ---------- 2. 常量必须初始化 ---------- */
if (decl.isConst() && decl.getInitializer().isEmpty()) {
ctx.getErrors().add(new SemanticError(decl,
"变量重复声明: " + decl.getName()));
ctx.log("错误: 变量重复声明 " + decl.getName());
"常量必须在声明时初始化: " + decl.getName()));
// 继续分析以捕获更多错误
}
// 3. 检查初始化表达式（如果存在）
Type finalVarType = varType; // 用于 lambda 捕获
decl.getInitializer().ifPresent(init -> {
Type initType = ctx.getRegistry().getExpressionAnalyzer(init)
.analyze(ctx, mi, fn, locals, init);
/* ---------- 3. 注册符号并检测重名 ---------- */
SymbolKind kind = decl.isConst() ? SymbolKind.CONSTANT
: SymbolKind.VARIABLE;
if (!locals.define(new Symbol(decl.getName(), varType, kind))) {
ctx.getErrors().add(new SemanticError(decl,
"重复声明: " + decl.getName()));
ctx.log("错误: 重复声明 " + decl.getName());
}
// 检查类型是否兼容，或是否允许数值宽化转换
if (!finalVarType.isCompatible(initType)) {
boolean canWiden = finalVarType.isNumeric()
/* ---------- 4. 校验初始化表达式（若存在） ---------- */
Type finalVarType = varType;
decl.getInitializer().ifPresent(initExpr -> {
// 4.1 获取初始化表达式类型
Type initType = ctx.getRegistry()
.getExpressionAnalyzer(initExpr)
.analyze(ctx, mi, fn, locals, initExpr);
// 4.2 类型兼容性检查 + 数值宽化
boolean compatible = finalVarType.isCompatible(initType);
boolean widenOK = finalVarType.isNumeric()
&& initType.isNumeric()
&& Type.widen(initType, finalVarType) == finalVarType;
if (!canWiden) {
if (!compatible && !widenOK) {
ctx.getErrors().add(new SemanticError(decl,
"初始化类型不匹配: 期望 " + finalVarType
+ ", 实际 " + initType));
ctx.log("错误: 初始化类型不匹配 "
+ decl.getName());
}
"初始化类型不匹配: 期望 " + finalVarType + ", 实际 " + initType));
ctx.log("错误: 初始化类型不匹配 " + decl.getName());
}
});
}

4
src/main/java/org/jcnc/snow/compiler/semantic/core/AnalyzerRegistrar.java
View File

@ -65,8 +65,8 @@ public final class AnalyzerRegistrar {
// ---------- 注册一元表达式分析器 ----------
registry.registerExpressionAnalyzer(UnaryExpressionNode.class, new UnaryExpressionAnalyzer());
// 对尚未实现的表达式类型使用兜底处理器
// ---------- 成员访问表达式 ----------
registry.registerExpressionAnalyzer(MemberExpressionNode.class,
new UnsupportedExpressionAnalyzer<>());
new MemberExpressionAnalyzer());
}
}

91
src/main/java/org/jcnc/snow/compiler/semantic/core/FunctionChecker.java
View File

@ -1,8 +1,8 @@
package org.jcnc.snow.compiler.semantic.core;
import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.DeclarationNode;
import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.FunctionNode;
import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.ModuleNode;
import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.DeclarationNode;
import org.jcnc.snow.compiler.parser.ast.ReturnNode;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.analyzers.base.StatementAnalyzer;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.error.SemanticError;
@ -11,70 +11,85 @@ import org.jcnc.snow.compiler.semantic.symbol.SymbolKind;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.symbol.SymbolTable;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.type.BuiltinType;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* {@code FunctionChecker} 是语义分析阶段中用于检查函数体语句合法性的调度器。
* {@code FunctionChecker} 是 Snow 编译器语义分析阶段用于检查所有函数体合法性的总控调度器。
* <p>
* 它逐个遍历所有模块中的函数定义，并对函数体中的每一条语句调用对应的语义分析器，
* 执行类型检查、作用域验证、错误记录等任务。
* <p>
* 核心职责包括:
* <b>设计核心：</b>采用“两遍扫描”方案，彻底解决跨模块全局变量/常量类型推断和引用依赖问题：
* <ul>
* <li>为每个函数构建局部符号表并注册函数参数为变量；</li>
* <li>分发函数体语句至相应的 {@link StatementAnalyzer}；</li>
* <li>记录未支持语句类型为语义错误；</li>
* <li>依赖上下文 {@link Context} 提供模块信息、类型解析、错误收集等服务。</li>
* <li><b>第一遍</b>：为所有模块预先构建并注册其全局符号表（globals），保证跨模块引用时可见。</li>
* <li><b>第二遍</b>：在全局符号表全部就绪后，依次分析所有模块的函数体，实现局部作用域、类型推断、语义校验等任务。</li>
* </ul>
* <b>功能职责：</b>
* <ul>
* <li>遍历所有模块，先建立 globals，再遍历并检查所有函数体语句。</li>
* <li>为每个函数体构建完整符号表，并注册参数变量。</li>
* <li>分发每条语句到对应 {@link StatementAnalyzer} 进行类型检查和错误校验。</li>
* <li>自动检查非 void 函数 return 完备性。</li>
* <li>记录所有语义错误，便于前端高亮和诊断。</li>
* </ul>
*
* @param ctx 全局语义分析上下文，提供模块信息、注册表、错误记录等支持
* @param ctx 全局语义分析上下文，持有模块信息、符号表、错误收集等资源
*/
public record FunctionChecker(Context ctx) {
/**
* 构造函数体检查器。
*
* @param ctx 当前语义分析上下文
*/
public FunctionChecker {
}
/**
* 执行函数体检查流程。
* 主入口：对所有模块的所有函数体进行语义检查（两遍扫描实现）。
* <p>
* 对所有模块中的所有函数依次进行处理:
* <ol>
* <li>查找模块对应的 {@link ModuleInfo}；</li>
* <li>创建函数局部符号表 {@link SymbolTable}，并注册所有参数变量；</li>
* <li>对函数体中的每一条语句分发到已注册的分析器进行语义分析；</li>
* <li>若某条语句无可用分析器，则记录为 {@link SemanticError}。</li>
* </ol>
* <b>第一遍</b>：为每个模块提前构建全局符号表（包含本模块所有全局变量和常量），
* 并注册到 {@link ModuleInfo}，确保跨模块引用时所有全局符号都已可用。
* <br>
* <b>第二遍</b>：遍历所有模块的所有函数，对每个函数体：
* <ul>
* <li>构建局部作用域，父作用域为对应模块的 globals；</li>
* <li>注册参数变量；</li>
* <li>依次分发每条语句到对应 {@link StatementAnalyzer}，进行类型和语义检查；</li>
* <li>自动校验非 void 函数 return 完备性；</li>
* <li>将所有发现的问题统一记录到 {@link SemanticError} 列表。</li>
* </ul>
*
* @param mods 所有模块的 AST 根节点集合
*/
public void check(Iterable<ModuleNode> mods) {
List<ModuleNode> moduleList = new ArrayList<>();
// ---------- 第1遍：收集所有全局符号表 ----------
for (ModuleNode mod : mods) {
// 获取当前模块对应的语义信息
ModuleInfo mi = ctx.modules().get(mod.name());
moduleList.add(mod);
// 先构建全局符号表
// 获取当前模块的元信息
ModuleInfo mi = ctx.modules().get(mod.name());
// 创建本模块全局作用域（无父作用域）
SymbolTable globalScope = new SymbolTable(null);
// 注册所有全局变量/常量到符号表
for (DeclarationNode g : mod.globals()) {
var t = ctx.parseType(g.getType());
// 检查全局变量是否重复声明
if (!globalScope.define(new Symbol(g.getName(), t, SymbolKind.VARIABLE))) {
SymbolKind k = g.isConst() ? SymbolKind.CONSTANT : SymbolKind.VARIABLE;
String dupType = g.isConst() ? "常量" : "变量";
// 检查重复声明
if (!globalScope.define(new Symbol(g.getName(), t, k))) {
ctx.errors().add(new SemanticError(
g,
"全局变量重复声明: " + g.getName()
dupType + "重复声明: " + g.getName()
));
}
}
// 注册到模块信息，供跨模块引用
mi.setGlobals(globalScope);
}
// ---------- 第2遍：遍历所有函数，分析函数体 ----------
for (ModuleNode mod : moduleList) {
ModuleInfo mi = ctx.modules().get(mod.name());
SymbolTable globalScope = mi.getGlobals();
// 遍历模块中所有函数定义
for (FunctionNode fn : mod.functions()) {
// 构建函数局部作用域符号表，父作用域为 globalScope
// 构建函数局部作用域，父作用域为 globalScope
SymbolTable locals = new SymbolTable(globalScope);
// 将函数参数注册为局部变量
// 注册函数参数为局部变量
fn.parameters().forEach(p ->
locals.define(new Symbol(
p.name(),
@ -83,7 +98,7 @@ public record FunctionChecker(Context ctx) {
))
);
// 遍历并分析函数体内的每条语句
// 分析函数体内每条语句
for (var stmt : fn.body()) {
var analyzer = ctx.getRegistry().getStatementAnalyzer(stmt);
if (analyzer != null) {

68
src/main/java/org/jcnc/snow/compiler/semantic/core/ModuleInfo.java
View File

@ -1,33 +1,55 @@
package org.jcnc.snow.compiler.semantic.core;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.symbol.SymbolTable;
import org.jcnc.snow.compiler.semantic.type.FunctionType;
import java.util.*;
import java.util.HashMap;
import java.util.HashSet;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
/**
* {@code ModuleInfo} 表示单个模块在语义分析阶段的元信息封装。
* <p>
* 用于在分析期间管理模块间依赖、函数签名查找等关键任务。
* 每个模块对应一个唯一的 {@code ModuleInfo} 实例。
* <p>
* 包含信息包括:
* 用于在分析期间管理模块间依赖、函数签名查找、全局符号表等关键任务。
* 每个模块对应一个唯一的 {@code ModuleInfo} 实例，贯穿整个语义分析流程。
*
* <p><b>包含信息：</b>
* <ul>
* <li>模块名称（唯一标识）；</li>
* <li>该模块导入的其他模块名集合；</li>
* <li>该模块中定义的所有函数签名 {@code Map<String, FunctionType>}。</li>
* <li>模块名称（全局唯一标识）；</li>
* <li>该模块导入的其他模块名集合（跨模块引用支持）；</li>
* <li>该模块中定义的所有函数签名 {@code Map<String, FunctionType>}；</li>
* <li>模块级全局符号表 {@link SymbolTable}（常量 / 全局变量，支持跨模块类型推断）。</li>
* </ul>
*
* <p><b>典型用途：</b>
* <ul>
* <li>用于函数签名类型查找、重名检测、跨模块引用校验等；</li>
* <li>全局符号表为类型检查与后端 IR 常量折叠等模块级分析提供支撑。</li>
* </ul>
*/
public class ModuleInfo {
/** 模块名称，作为全局唯一标识 */
/**
* 模块名称，作为全局唯一标识
*/
private final String name;
/** 该模块显式导入的模块名集合（用于跨模块访问符号） */
/**
* 该模块显式导入的模块名集合（用于跨模块访问符号）
*/
private final Set<String> imports = new HashSet<>();
/** 该模块中定义的函数名 → 函数类型映射 */
/**
* 该模块中定义的函数名 → 函数类型映射
*/
private final Map<String, FunctionType> functions = new HashMap<>();
/**
* 模块级全局符号表（常量 / 全局变量）
*/
private SymbolTable globals;
/**
* 构造模块信息对象。
*
@ -49,7 +71,7 @@ public class ModuleInfo {
/**
* 获取该模块导入的模块名称集合。
* <p>
* 返回集合为内部数据的直接引用，调用方可通过 {@code add/remove} 方法动态维护导入信息。
* 返回集合为内部数据的直接引用，调用方可通过 {@code add}/{@code remove} 方法动态维护导入信息。
*
* @return 可变集合，包含所有导入模块名
*/
@ -69,4 +91,26 @@ public class ModuleInfo {
return functions;
}
/**
* 获取模块的全局符号表（包含常量与全局变量）。
* <p>
* 该符号表由语义分析的 FunctionChecker 阶段构建完成并注入。
* 提供跨模块类型检查、常量折叠等能力。
*
* @return 当前模块的全局符号表
*/
public SymbolTable getGlobals() {
return globals;
}
/**
* 设置模块的全局符号表。
* <p>
* 仅应由 FunctionChecker 在语义分析全局扫描阶段调用。
*
* @param globals 全局符号表实例
*/
public void setGlobals(SymbolTable globals) {
this.globals = globals;
}
}

23
src/main/java/org/jcnc/snow/compiler/semantic/symbol/SymbolKind.java
View File

@ -3,31 +3,47 @@ package org.jcnc.snow.compiler.semantic.symbol;
/**
* {@code SymbolKind} 枚举用于标识符号表中不同类型的命名实体。
* <p>
* 在语义分析过程中，编译器需要根据符号的种类（Kind）采用不同的处理策略:
* 在语义分析过程中，编译器需要根据符号的种类（Kind）采用不同的处理策略：
* 例如变量参与类型推导、函数用于调用匹配、模块用于跨作用域引用等。
* </p>
* <p>
* 当前支持的符号种类包括:
* 当前支持的符号种类包括：
* <ul>
* <li>{@link #VARIABLE}: 变量符号（局部变量、全局变量、成员变量等）；</li>
* <li>{@link #CONSTANT}: 常量符号（只读、不可变的公开常量）；</li>
* <li>{@link #FUNCTION}: 函数符号（自由函数、方法、构造函数等）；</li>
* <li>{@link #MODULE}: 模块符号（代表命名空间、库或逻辑模块）；</li>
* </ul>
* <p>
* 可根据需求扩展更多符号种类。
* </p>
*/
public enum SymbolKind {
/**
* 变量符号，表示在作用域中声明的可赋值实体。
* <p>
* 包括函数参数、局部变量、全局变量、常量等，
* 包括函数参数、局部变量、全局变量、成员变量等。
* 分析器会基于其类型参与表达式类型校验和赋值检查。
* </p>
*/
VARIABLE,
/**
* 常量符号，表示只读、不可变的公开常量。
* <p>
* 常量在声明后不可被修改，仅可读取。常用于定义全局、模块级的常量值，
* 在类型推断、常量折叠等语义分析过程中单独处理。
* </p>
*/
CONSTANT,
/**
* 函数符号，表示可调用的过程实体。
* <p>
* 包括普通函数、方法、构造器等。
* 用于函数签名注册、函数调用检查及返回值推导。
* </p>
*/
FUNCTION,
@ -35,6 +51,7 @@ public enum SymbolKind {
* 模块符号，表示一个命名空间或模块单元。
* <p>
* 在跨模块调用、导入语句校验、作用域隔离中发挥作用。
* </p>
*/
MODULE
}