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linux下用lex/yacc实现的一个小汇编器,for 体系实习2,实习中唯一可以拿的出来的东西

来源：互联网 发布：羽毛球比赛编排软件 编辑：程序博客网 时间：2024/04/29 02:42

上学期在编译实习课上在Window环境中用Lex/yacc完成了一个不大不小的Cm(C minus,呵呵,比C小多了)编译器, 而今天做体系实习2,要求设计一个新的指令系统,然后写汇编,再到二进制,再到simplescalar执行.汇编到二进制要是手工就很麻烦了.

由于汇编到二进制,基本上是直接翻译就可,所以可以使用awk来完成.但我花了一个通宵的时间(也不算,还做了别的事情),在Linux环境下使用GNU的lex(flex)和Yacc(bison),写了一个简单的汇编器,贴出来,让初学者看看,如果你是高手,就找找毛病啦,我的没有进行错误处理,默认输入是stdin,并且是正确的.

首先先看一个写好的简单汇编代码.

DATA SEG:
 10
 10
 9
 8
 7
 6
 5
 4
 3
 2
 1
DATA END

CODE SEG:
    addi    $4,    $0,    512   #当然也可以写成 addi $4, $0, 0x200
    lw    $3,    $4,    0    #还可以写成 lw $3, 0($4)
    add    $2,    $3,    $0
    addi    $1,    $4,    4
    swi    2
    addi    $5,    $0,    1
    add    $11,    $3,    $3
    add    $11,    $11,    $11
    add    $11,    $11,    $4
    addi    $11,    $11,    4
    addi    $6,    $4,    4


L4:    slt    $9,    $6,    $11
    beq    $9,    $0,    L1
    lw    $8,    $6,    0    #$8=key
    addi    $7,    $6,    -4    #A+j = A+i -4
L3:    slt    $9,    $4,    $7
    beq    $9,    $0,    L2
    lw    $10,    $7,    0
    slt    $9,    $8,    $10
    beq    $9,    $0,    L2        #$
    sw    $10,    $7,    4        #
    addi    $7,    $7,    -4
    beq    $0,    $0,    L3
L2:    sw    $8,    $7,    4
    addi    $6,    $6,    4    
    beq    $0,    $0,    L4
L1:    swi    2  #swi 2为系统调用,显示内存中的一段数据,$1为基址,$2为长度
    swi    1  #swi 1为系统调用,退出程序,是我们自定义的
CODE END
    

呵呵,是一个Insert Sort排序,对上面的十个数排序.

要生成二进制代码和二进制文件.我的Lex/Yacc的程序是在控制台里运行,标准输入输出.文件只需使用管道就好.

下面首先是lex文件:

 

%{
#include "myp.tab.h"
extern "C"{
    int yywrap(void);
    int yylex(void);
    }
%}
%x cc     //用来处理注释
%%
"0x"        {    return HEX;    }    //处理16进制
"CODE SEG"    {    return CODEBEG;    }
"CODE END"    {    return CODEEND;    }
"DATA SEG"    {    return DATABEG;    }
"DATA END"    {    return DATAEND;    }
"lw"        {    return LW;    }
"sw"        {    return SW;    }
"add"        {    return ADD;    }
"addi"        {    return ADDI;    }
"sub"        {    return SUB;    }
"subi"        {    return SUBI;    }
"mult"        {    return MULT;    }
"multi"        {    return MULTI;    }
"swi"        {    return SWI;    }
"jmp"        {    return JMP;    }
"slt"        {    return SLT;    }
"beq"        {    return BEQ;    }
"bne"        {    return BNE;    }
"swp"        {    return SWP;    }
[0-9]+        {    
            yylval.ival = atoi(yytext);
            return NUMBER;
        }
[a-zA-Z_][0-9a-zA-Z_]* {
            strcpy(yylval.imm,yytext);
            return ID;
        }
"("        {    return '(';    }
")"        {    return ')';    }
":"        {    return ':';    }
","        {    return ',';    }
"$"        {    return '$';    }
"-"        {    return '-';    }
[ /t]|[/n]    ;
"#"        {    BEGIN cc;    }
<cc>(.)*    {    ;        }
<cc>" "    {    BEGIN 0;    }

%%
int yywrap(void)
{
    return 1;
}

呵呵,下面是Yacc文件

 

%{
#include<iostream>
#include<string>
#include<fstream>
#include "src/func.h"
//#include "inc/func.cpp"
using namespace std;
extern "C"{
    void yyerror(const char *s);
    extern int yylex(void);
}
//extern int yylex();
//mylexer lexer;

char bin[MAX][33];  //用来记录生成的01字符串结果
int binNum = 0;  //记录指令条数
int data[MAX];  //记录数据段数据
int dataNum = 0;  //数据段数目
int curPC = 0;  //当前处理的PC值
int dataInd = 0;  //
char pindex[max][33];  //标签的名称
int indPo[max];   //用来记录标签对应的位置,这里是PC值,不过因为PC值和当前的指令位置有4倍关系
int indexNum = 0;  //记录标签的数目
//条件转移时
char backId[max][33];  //需要回填的标签
int backPo[max];  //要回填的标签所在的指令位置
int backPC[max];  //要回填的标签所在的PC值
int backNum = 0;  //要回填的标签数目

//非条件转移,因为只是为了简单的实现InsertSort函数,所以现在的指令系统中没有非条件转移指令
//不过设计时加上了
char jbackId[max][33];  //要回填的JMP标签
int jbackPo[max];  //要回填的JMP标签位置
int jbackNum = 0;  //回填的JMP数目
%}

%union {
    char imm[33];
    char opName[6];
    int ival;
}
%start PROGRAM
%token ADDI ADD SUB SUBI LW SWI SW MULT MULTI DATABEG DATAEND CODEBEG CODEEND BEQ BNE SLT JMP SWP HEX
%token<imm> ID 
%type<opName> I_OP R_OP J_OP
%token<ival> NUMBER 
%type<ival>IMM
%%

PROGRAM: {
//    cout<<"world"<<endl;
       }DATASEG CODESEG{
    fillback();
    //cout<<"fillback ok"<<endl;
    int i;
    for(i = 0;i< binNum;i++)
        cout<<bin[i]<<endl;

       }
    ;
DATASEG: DATABEG ':' DATA DATAEND{
    int i = 0;
    char temp[33];
    for(i = 0;i < dataNum; i++){
        int2bin32(data[i],temp);
        strcpy(bin[i+2],temp);
    }
    binNum = dataNum + 2;
//    printf("data ok ");
       }
    ;
DATA:    IMM {data[dataNum++] = $1;} DATA
    | 
    ;
CODESEG:CODEBEG ':' CODE CODEEND{
//    cout<<"CODESEG OK"<<endl;
    }
       ;
CODE:    STATE    CODE
    |
    ;
STATE:    ID {
        strcpy(pindex[indexNum],$1);
        indPo[indexNum++] = curPC;
    } ':'    COMMAND 
    {curPC += 4;binNum++;} 
     | COMMAND {curPC += 4;binNum++;}
     ;
COMMAND:I_COM
       |R_COM
       |J_COM
       ;
I_COM:I_OP '$' NUMBER ',' IMM '(' '$' NUMBER ')'
     {
    char temp[17];
    strcat(bin[binNum],$1);
    int2bin5($3,temp);
    strcat(bin[binNum],temp);
    int2bin5($8,temp);
    strcat(bin[binNum],temp);
    int2bin16($5,temp);
    strcat(bin[binNum],temp);
     }
     |I_OP '$' NUMBER ',' '$' NUMBER ',' IMM
     {
    char temp[17];
    strcat(bin[binNum], $1);
    int2bin5($3,temp);
    strcat(bin[binNum],temp);
    int2bin5($6,temp);
    strcat(bin[binNum],temp);
    int2bin16($8, temp);
    strcat(bin[binNum],temp);
     }
     |    I_OP '$' NUMBER ',' '$' NUMBER ',' ID
     {
    char temp[17];

    strcpy(bin[binNum],$1);
    int2bin5($3,temp);
    strcat(bin[binNum],temp);
    int2bin5($6,temp);
    strcat(bin[binNum],temp);
    strcpy(backId[backNum],$8);
    backPC[backNum] = curPC;
    backPo[backNum++] = binNum;
    
     }
     | I_OP '$'    NUMBER ',' '$' NUMBER
     {
//    cout<<"swp"<<endl;
    char temp[17];
    strcpy(bin[binNum],$1);
    int2bin5($3,temp);
    strcat(bin[binNum], temp);
    int2bin5($6,temp);
    strcat(bin[binNum],temp);
    strcat(bin[binNum],"0000000000000000");
    }
    ;
R_COM: R_OP '$' NUMBER ',' '$' NUMBER ',' '$' NUMBER
     {
    char temp[6];
    strcpy(bin[binNum],$1);
    int2bin5($3,temp);
    strcat(bin[binNum],temp);
    int2bin5($6,temp);
    strcat(bin[binNum],temp);
    int2bin5($9,temp);
    strcat(bin[binNum],temp);
    strcat(bin[binNum],"00000000000");
    }
     ;
J_COM: J_OP ID{
    strcpy(bin[binNum],$1);
    strcpy(jbackId[jbackNum],$2);
    jbackPo[jbackNum] = binNum;
     }
     | J_OP NUMBER{
    strcpy(bin[binNum],$1);
    char temp[27];
    if(!int2bin26($2,temp))
        cout<<"J_op Number:failed"<<endl;
    strcat(bin[binNum],temp);
    }
     ;
I_OP:    ADDI    { int2bin6(opAddi,$$);}
    | SUBI    { int2bin6(opSubi,$$);}
    | MULTI    { int2bin6(opMulti,$$);}
    | LW    { int2bin6(opLw,$$);}
    | SW    { int2bin6(opSw,$$);}
    | BEQ    { int2bin6(opBeq,$$);}
    | BNE    { int2bin6(opBne,$$);}
    | SWP    { int2bin6(opSwp,$$);}
    ;
R_OP:    ADD    { int2bin6(opAdd,$$);}
    | SUB    { int2bin6(opSub,$$);}
    | MULT    { int2bin6(opMult,$$);}
    | SLT    { int2bin6(opSlt,$$);}
    ;
J_OP: JMP    { int2bin6(opJmp,$$);}
    | SWI    { int2bin6(opSwi,$$);}
    ;
IMM: NUMBER    { $$ = $1;}
   | HEX NUMBER    { $$ = hex2dec($2);    }
   | '-' NUMBER    { $$ = 0-$2;}
   ;
%%
void yyerror(const char*s)
{
    extern int yylineno;
    cout<<"error: "<<s<<": line"<<yylineno<<endl;
}
int main(int args,char *argv[])
{
/*    parse parser;
    if(args<=2)
        cout<<"no file indicated"<<endl;
    ifstream *fin = new ifstream(argv[1]);
    if(!fin){
        cout<<"Can't open file: "<<argv[1]<<endl;
        return 1;
    }
    lexer.yyin = fin;
    int n = 1;
    if(parser.yycreate(&lexer)){
        if(lexer.yycreate(&parser)){
            n = parser.yyparser();
        }
    }
    */
//    printf("hello ");
    yyparse();
    return 0;
}



    

然后是func.cpp和func.h文件,两个文件放在src子目录里面

func.h

 

#ifndef FUNC_H
#define FUNC_H
#define MAX 1000
#define max 100

#define opAdd 1
#define opAddi 2
#define opSlt 3
#define opBeq 4
#define opLw 5
#define opSw 6
#define opSwi 7 
#define opSwp 8

#define opBne 0
#define opJmp 0
#define opSub 0
#define opSubi 0
#define opMult 0
#define opMulti 0



bool int2bin5(int a, char *b);
bool int2bin16(int a, char *b);
bool int2bin26(int a,char *b);
bool int2bin6(int a,char *b);
bool int2bin32(int a,char *b);
bool fillback();
int hex2dec(int a);
#endif

 

func.cpp

 

#include "func.h"
#include<iostream>
using namespace std;
#define MAX 1000
#define max 100
bool int2bin5(int a,char *b) //regNum  转化寄存器号成5位01字符串
{
 int i = 0;
 unsigned int base = 16;
 for(i = 0;i< 5;i++){
  b[i]=( a&base ?'1':'0');
  base /=2;
 }
 b[i] = '/0';
 return true;
}
bool int2bin6(int a,char *b)    //opCode,操作码 占六位
{
 int i = 0;
 unsigned int base = 32;
 for(i = 0;i< 6;i++){
  b[i] = (a&base?'1':'0');
  base/=2;
 }
 b[i] = '/0';
 return true;
}
bool int2bin26(int a,char *b)  //J型指令的立即数转换
{
 int i = 0;
 unsigned int base;
 base = (1<<25);
 if(a>0&&(a&base))
  return false;
 if(a<0&&!(a&base))
  return false;
 for(i = 0;i<26;i++){
  b[i] = (a&base?'1':'0');
  base >>=1;
 }
 b[i] = '/0';
 return true;
  
}
bool int2bin16(int a,char *b)  //I型指令的立即数转换
{
 int i = 0;
 unsigned int base = (1<<15);
 if(a>0&&(a&base))
  return false;
 if(a<0&&!(a&base))
  return false;
 for(i = 0;i< 16;i++){
  b[i] = (a&base?'1':'0');
  base>>=1;
 }
 b[i] = '/0';
 return false;
}
bool int2bin32(int a,char *b)  //数据段的数据转换
{
// cout<<"int2bin32:"<<a<<endl;
 int i = 0;
 unsigned int base = (1<<31);
 if(a>0&&(a&base))
  return false;
 if(a<0&&!(a&base))
  return false;
 for(i = 0;i< 32;i++){
  b[i] = (a&base?'1':'0');
 // cout<<base<<endl;
  base>>=1;
 }
 b[i] = '/0';
 //cout<<b<<endl;
 return false;
}

bool fillback()   //回填
{
 
 extern char pindex[max][33],bin[MAX][33],
        backId[max][33],jbackId[max][33];
 extern int backPo[max], backNum,backPC[max];
 extern int jbackPo[max],jbackNum;
 extern int indPo[max],indexNum;
 extern int dataNum,binNum;
 //cout<<"fillback begins"<<endl;
 int i = 0,j = 0, offset;
 char temp[33];
 //cout<<"back fill Num:"<<backNum<<" and indexNum is "<<indexNum<<endl;
 for(i = 0;i < backNum;i++){
  //cout<<"This time "<<backId[i]<<endl;
  for(j = 0;j < indexNum;j++){
   if(strcmp(backId[i],pindex[j])==0)
    break;
  }
  if(j == indexNum){
   cout<<backId[i]<<" not found"<<endl;
   return false;
  }
  offset = (indPo[j]-backPC[i])/4;
  int2bin16(offset,temp);
  strcat(bin[backPo[i]],temp);
  //cout<<i<<"hello"<<endl;
 }

 //cout<<"backfill ok"<<endl;
//非条件转移
 for(i = 0;i< jbackNum;i++){
  for(j = 0;j< indexNum;j++){
   if(strcmp(jbackId[i],pindex[j])==0)
     break;
  }
  if(j == indexNum){
   cout<<jbackId[i]<<"not found"<<endl;
   return false;
  }
  int2bin26(indPo[j],temp);
  strcat(bin[jbackPo[i]],temp);
 }
//完成程序开头的设置,第一个为指令数目,第二个是起始地址
// cout<<"jback ok"<<endl;
 int2bin32(binNum -2,temp);
 strcpy(bin[0],temp);
 int2bin32(0x200 + dataNum*4,temp);
 strcpy(bin[1],temp);
 return true;
}
int hex2dec(int a)  //16进制处理
{
 int res = 0;
 int base = 1;
 while(a!=0){
  res += (a%10)*base;
  base *= 16;
  a /= 10;
 }
// cout<<res<<endl;
 return res;
}

接着就是Makefile了

 

LEX=flex
YACC=bison
CPP=g++
CC=gcc
all:myasm 
myasm:lex.yy.o myp.tab.o func.o
    $(CPP) lex.yy.o myp.tab.o func.o -o myasm

func.o:src/func.cpp src/func.h
    $(CPP) -c src/func.cpp -o func.o
lex.yy.o:lex.yy.c myp.tab.h 
    $(CPP) -c lex.yy.c 

myp.tab.o:myp.tab.c
    $(CPP) -c myp.tab.c

myp.tab.c myp.tab.h:myp.y
    $(YACC) -d myp.y

lex.yy.c:myassm.l myp.tab.h 
    $(LEX) myassm.l 
clean:
    rm -f *.o *.c *.h
    rm -f *.bin *.txt

嘿嘿,这就是整个代码,在debian 3.1r5,gcc g++版本为4.1.2,flex,bison 环境下运行很正常.
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