feat: 增强 VMProgramBuilder 功能并优化代码结构
- 优化类注释，明确 VMProgramBuilder 的职责和功能 - 重构部分方法名称，提高代码可读性 - 添加 super 调用支持和更灵活的符号匹配机制 - 优化 CALL 和 BRANCH指令的修补逻辑 - 添加辅助方法 lastSegment，提高代码复用性
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981a1eacdb
@ -1,18 +1,25 @@
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package org.jcnc.snow.compiler.backend.builder;
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import org.jcnc.snow.vm.engine.VMOpCode;
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import java.util.*;
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/**
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* VMProgramBuilder 用于构建虚拟机(VM)的最终指令列表。
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* <p>
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* 主要职责：
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* {@code VMProgramBuilder} 负责后端阶段的 VM 指令序列组装及符号修补。
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* <ul>
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* <li>维护代码指令序列和符号地址表</li>
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* <li>支持跨函数、标签跳转的延后修补(Call/Branch Fixup)</li>
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* <li>支持虚拟机本地槽位类型的管理(如 I/F...)</li>
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* <li>管理函数与标签到指令地址的映射</li>
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* <li>支持 CALL 和分支指令的延迟回填（符号修补）</li>
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* <li>支持槽位类型标注（用于类型检查和后端优化，可选）</li>
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* </ul>
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*
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* <p><b>符号修补机制：</b></p>
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* <ul>
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* <li>支持根据函数简名进行匹配，例如 Student.getName 可匹配到 Person.getName，实现方法复用和继承支持。</li>
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* <li>自动处理 super 调用的符号绑定，例如 Student.super 可自动绑定到 Person.__init__。</li>
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* <li>所有未解决的 CALL 或分支符号在 build() 阶段将抛出异常，便于调试和定位错误。</li>
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* </ul>
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*/
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public final class VMProgramBuilder {
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/**
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@ -46,6 +53,10 @@ public final class VMProgramBuilder {
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/** 当前代码指针(已生成指令的数量/下一个指令的位置) */
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private int pc = 0;
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// ==============================
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// 槽位类型操作
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// ==============================
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/**
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* 设置槽位(局部变量/虚拟寄存器)的类型前缀。
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*
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@ -66,17 +77,11 @@ public final class VMProgramBuilder {
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return slotType.getOrDefault(slot, 'I');
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}
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/* ==========================================================
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函数/标签管理
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========================================================== */
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// =============函数/标签声明与指令生成=================
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/**
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* 标记一个函数或标签的起始位置。
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* <p>
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* 1. 记录符号到当前 pc 的映射；
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* 2. 立即尝试修补之前所有针对该符号的延后调用和分支。
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*
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* @param name 函数名或标签名(全限定名)
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* 声明一个函数/标签的起始地址，并尝试修补所有引用到此符号的 CALL/BRANCH。
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* @param name 函数或标签全名（如 "Person.getName"、"loop.start"）
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*/
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public void beginFunction(String name) {
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addr.put(name, pc);
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@ -84,17 +89,15 @@ public final class VMProgramBuilder {
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patchBranchFixes(name);
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}
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/** 函数结尾的处理(占位，无需特殊处理)。 */
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/** 函数结束接口，目前无具体实现，便于将来扩展。 */
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public void endFunction() {}
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/**
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* 添加一条指令或标签到代码列表。
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*
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* @param line 指令字符串或标签字符串(若以冒号结尾为标签)
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* 添加一条 VM 指令或标签（末尾':'视为标签）。
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* @param line 指令或标签
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*/
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public void emit(String line) {
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if (line.endsWith(":")) {
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// 标签定义
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String label = line.substring(0, line.length() - 1);
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addr.put(label, pc);
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patchBranchFixes(label);
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@ -105,10 +108,9 @@ public final class VMProgramBuilder {
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}
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/**
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||||
* 添加一条 CALL 指令，若目标未定义则延后修补。
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*
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* @param target 目标函数全名
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* @param nArgs 参数个数
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* 添加一条 CALL 指令。目标尚未声明时，使用占位符并登记延迟修补。
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* @param target 目标函数全名（IR 侧生成）
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* @param nArgs 实参个数
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*/
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public void emitCall(String target, int nArgs) {
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||||
Integer a = resolve(target);
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@ -129,9 +131,9 @@ public final class VMProgramBuilder {
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public void emitBranch(String opcode, String label) {
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Integer a = resolve(label);
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if (a != null) {
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emit(opcode + ' ' + a);
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||||
emit(opcode + " " + a);
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} else {
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emit(opcode + ' ' + PLACEHOLDER);
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||||
emit(opcode + " " + PLACEHOLDER);
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branchFixes.add(new BranchFix(pc - 1, label));
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}
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}
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@ -147,8 +149,8 @@ public final class VMProgramBuilder {
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public List<String> build() {
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if (!callFixes.isEmpty() || !branchFixes.isEmpty()) {
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throw new IllegalStateException(
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"Unresolved symbols — CALL: " + callFixes +
|
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", BRANCH: " + branchFixes);
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||||
"Unresolved symbols — CALL: " + callFixes + ", BRANCH: " + branchFixes
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);
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}
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||||
return List.copyOf(code);
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}
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||||
@ -164,29 +166,31 @@ public final class VMProgramBuilder {
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}
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/**
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* 修补所有等待目标函数 name 的 CALL 指令。
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* <p>
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* 支持两种匹配：
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* <ul>
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* <li>全名匹配：f.target == name</li>
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* <li>简名匹配：f.target 不含 '.'，且等于 name 的最后一段</li>
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* </ul>
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* 这样 IR 里生成 CALL getCity 也能绑定到 Address.getCity。
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* 对所有待修补的 CALL 指令进行补丁。
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* 匹配规则：
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* 1. 全限定名完全匹配
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* 2. 简名(最后一段)匹配
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* 3. super 调用：target 以 .super 结尾、name 以 .__init__ 结尾
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* @param name 新声明的符号名
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*/
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private void patchCallFixes(String name) {
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// 当前函数的简名（去掉前缀）
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String simpleName = name.contains(".")
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? name.substring(name.lastIndexOf('.') + 1)
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: name;
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String nameSimple = lastSegment(name);
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for (Iterator<CallFix> it = callFixes.iterator(); it.hasNext();) {
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for (Iterator<CallFix> it = callFixes.iterator(); it.hasNext(); ) {
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CallFix f = it.next();
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// 全限定名完全匹配
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boolean qualifiedMatch = f.target.equals(name);
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boolean simpleMatch = !f.target.contains(".") && f.target.equals(simpleName);
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// 简名匹配
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String targetSimple = lastSegment(f.target);
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boolean simpleMatch = targetSimple.equals(nameSimple);
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// super 调用绑定
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boolean superMatch = f.target.endsWith(".super") && name.endsWith(".__init__");
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if (qualifiedMatch || simpleMatch) {
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code.set(f.index, VMOpCode.CALL + " " + addr.get(name) + " " + f.nArgs);
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if (qualifiedMatch || simpleMatch || superMatch) {
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int targetAddr = addr.get(name);
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||||
code.set(f.index, VMOpCode.CALL + " " + targetAddr + " " + f.nArgs);
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it.remove();
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}
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}
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@ -198,7 +202,7 @@ public final class VMProgramBuilder {
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* @param label 目标标签
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*/
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private void patchBranchFixes(String label) {
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for (Iterator<BranchFix> it = branchFixes.iterator(); it.hasNext();) {
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for (Iterator<BranchFix> it = branchFixes.iterator(); it.hasNext(); ) {
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BranchFix f = it.next();
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if (f.label.equals(label)) {
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String patched = code.get(f.index).replace(PLACEHOLDER, addr.get(label).toString());
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@ -207,4 +211,14 @@ public final class VMProgramBuilder {
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}
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}
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}
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/**
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* 获取符号名最后一段（即最后一个 '.' 之后的名字，若无 '.' 则为原名）。
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* @param sym 符号全名
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* @return 简名
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*/
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private static String lastSegment(String sym) {
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int p = sym.lastIndexOf('.');
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return (p >= 0 && p < sym.length() - 1) ? sym.substring(p + 1) : sym;
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}
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}
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