java开发C编译器:结构体的解析和执行

来源:互联网 发布:电脑视频监控软件 编辑:程序博客网 时间:2024/05/18 23:54

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用java开发C语言编译器

结构体是C语言中,最为复杂的原生数据结构,它把多种原生结构结合在一起,形成一个有特点含义的数据结构,要实现一个完整的C语言编译器或解释器,就必须要拥有对结构体的解析能力,本节,我们在当前解释器的基础上,增加结构体的解释执行能力,完成本节后,我们的解释器可以解析执行下面代码:

void main() {struct TAG {int v1;int v2;char v3;} tag;struct TAG  myTag;struct TAG  herTag;myTag.v1 = 1;herTag.v1 = 2;printf("set filed v1 of struct myTag to value : %d, and v1 of herTag to value : %d", myTag.v1, herTag.v1); }

我们先回忆一下结构体的语法表达式:

struct_specifier -> STRUCT OPT_TAG LC def_list RC                    | STRUCT tag;

我们对比下具体的结构体定义和语法表达式的对应关系:

struct TAG {int v1;int v2;char v3;} tag;

上面定义中struct 是关键字,对应语法表达式中的STRUCT终结符,TAG 是结构体定义名,对应表达式中的OPT_TAG; int v1;int v2; char v3; 这三个变量定义对应于def_list,.

另一个与结构体相关的语法表达式是:

unary -> unary STRUCTOP NAME

上面表达式用来说明对结构体某个值域的引用,例如语句myTag.v1就可以对应上面的语句,STRUCTOP是终结符,他对应的文本字符为”.”, 或 “->”.

在前面的课程我们详细说明过,当解释器解析到结构体的定义时,它先给结构体变量构建一个symbol对象,该symbol对象的修饰符,也就是specifier含有一个结构体叫StructDefine, StructDefine 会为结构体中的每一个变量创建一个Symbol对象,然后把这些对象串联成一个队列,仍然以上面的结构体定义为例,我们的解释器解析后,形成如下结构:
(图一)

这里写图片描述
当我们定义一个结构体变量时,例如语句struct TAG myTag; 任何有关变量声明的语句经过一系列递归后,最后对应的语法表达式为:

def -> specifiers decl_list SEMI;

当解释器解析代码是,递归到上面的表达式时,解释器要判断一下,当前声明的变量是否是结构体,如果是的话,那么必须为当前结构体变量赋值一份结构体内部的变量所对应的Symbol队列,也就是说,当解释器解析到语句 struct TAG myTag;时,会把上图的结构再复制一份:
(图二)
这里写图片描述

这样一来,对结构体某个变量的值域的读写,直接转换成对某个变量Symbol的读写就可以了,例如代码中的语句:

myTag.v1 = 1;

这相当与把数值1写入到上图中最下面v1所对应的Symbol对象即可。

我们看看相应的代码实现,第一步就是,当解析到结构体的变量声明时,把结构体定义的符号表数据结构复制一份,也就是从图1到图2的过程:

public class LRStateTableParser {....    private void takeActionForReduce(int productNum) {        switch(productNum) {        ....        case CGrammarInitializer.Specifiers_DeclList_Semi_TO_Def:            Symbol symbol = (Symbol)attributeForParentNode;            TypeLink specifier = (TypeLink)(valueStack.get(valueStack.size() - 3));            typeSystem.addSpecifierToDeclaration(specifier, symbol);            typeSystem.addSymbolsToTable(symbol, symbolScope);            handleStructVariable(symbol);            break;        ....        }....}private void handleStructVariable(Symbol symbol) {       //先看看变量是否属于struct类型       boolean isStruct = false;       TypeLink typeLink = symbol.typeLinkBegin;       Specifier specifier = null;       while (typeLink != null) {           if (typeLink.isDeclarator == false) {                specifier = (Specifier)typeLink.getTypeObject();               if (specifier.getType() == Specifier.STRUCTURE) {                   isStruct = true;                   break;               }           }           typeLink = typeLink.toNext();       }       if (isStruct == true) {           //把结构体定义中的每个变量拷贝一份,存储到当前的symbol中           StructDefine structDefine = specifier.getStructObj();           Symbol copy = null, headCopy = null, original = structDefine.getFields();           while (original != null) {               if (copy != null) {                  Symbol sym = original.copy();                  copy.setNextSymbol(sym);                  copy = sym;               } else {                   copy = original.copy();                   headCopy = copy;               }               original = original.getNextSymbol();           }           symbol.setArgList(headCopy);       }   }

handleStructVariable 这个函数的作用就是把图一中的结构复制一遍,实现从图一到图二的转换。这样一来,当声明同一个结构体类型的不同变量时,就像我们的示例代码中,声明了两个结构体变量,分别是myTag,herTag, 那么对应v1的Symbol对象就有两份,对不同的v1赋值,实际上是把数值赋值到不同的Symbol对象中。

我们再看看对结构体变量的读写,例如语句:
myTag.v1 = 1;

当执行上面语句时,解释器先获得要读写的结构体变量对应域的名称,上面给定代码,要赋值的域的名称是”v1”, 然后在符号表中,找到变量名myTag对应的Symbol对象,然后找到Specifer,进而找到StructDefine对象,在该对象中,找到结构体里面各个变量所对应的Symbol队列,然后利用域的名称字符串“v1”,在队列中找到独有的Symbol对象,最后把数值1写入到该Symbol对象中。

相应代码如下:

public class UnaryNodeExecutor extends BaseExecutor{    @Override    public Object Execute(ICodeNode root) {    ....     case CGrammarInitializer.Unary_StructOP_Name_TO_Unary:            child = root.getChildren().get(0);            String fieldName = (String)root.getAttribute(ICodeKey.TEXT);            symbol = (Symbol)child.getAttribute(ICodeKey.SYMBOL);            Symbol args = symbol.getArgList();            while (args != null) {                if (args.getName().equals(fieldName)) {                    break;                }                args = args.getNextSymbol();            }            if (args == null) {                System.err.println("access a filed not in struct object!");                System.exit(1);            }            root.setAttribute(ICodeKey.SYMBOL, args);            root.setAttribute(ICodeKey.VALUE, args.getValue());            break;    ....    }}

如果通过结构体对应成员的名字字符串,在StructDefine中的Symbol队列中找不到给定名字的Symbol对象,这表明程序要访问结构体定义中不存在的变量,从而我们的程序就会因此种异常而退出。

本节内容较为复杂,请参看视频获得更详实的讲解和代码调试演示。

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