$ cat code.c
#include "hoc.h"
#include "y.tab.h"
#include <stdio.h>
#define NSTACK 256
static Datum stack[NSTACK]; /* the stack */
static Datum *stackp; /* next free spot on stack */
#define NPROG 2000
Inst prog[NPROG]; /* the machine */
Inst *progp; /* next free spot for code generation */
Inst *pc; /* program counter during execution */
Inst *progbase = prog; /* start of current subprogram */
int returning; /* 1 if return stmt seen */
typedef struct Frame { /* proc/func call stack frame */
Symbol *sp; /* symbol table entry */
Inst *retpc; /* where to resume after return */
Datum *argn; /* n-th argument on stack */
int nargs; /* number of arguments */
} Frame;
#define NFRAME 100 Frame frame[NFRAME];
Frame *fp; /* frame pointer */
initcode() {
progp = progbase;
stackp = stack;
fp = frame;
returning = 0;
}
...
$
Поскольку теперь в таблице имен хранятся указатели на функции и процедуры, а также на строки для печати, необходимо расширить определение типа объединения в файле hoc.h:
$ cat hoc.h
typedef struct Symbol { /* symbol table entry */
char *name;
short type;
union {
double val; /* VAR */
double (*ptr)(); /* BLTIN */
int (*defn)(); /* FUNCTION, PROCEDURE */
char *str; /* STRING */
} u;
struct Symbol *next; /* to link to another */
} Symbol;
$
В процессе трансляции функция define заносит запись о функции в таблицу имен, сохраняет указатель на нее и изменяет в случае успешной компиляции адрес следующего после созданных команд свободного слова:
define(sp) /* put func/proc in symbol table */
Symbol *sp;
{
sp->u.defn = (Inst)progbase; /* start of code */
progbase = progp; /* next code starts here */
}
Когда в процессе выполнения вызывается функция или процедура, все аргументы уже вычислены и помещены в стек (первый аргумент находится на наибольшем уровне). Код операции вызова (call) сопровождается указателем на таблицу имен и числом аргументов. Сохраняется образ стека, в котором содержится вся существенная информация о программе: запись в таблице имен, место возврата после вызова, место хранения аргументов в стеке выражений, а также число аргументов, сопровождающих вызов. Образ стека создается функцией call, которая затем выполняет тело программы.
call() /* call a function */
{
Symbol *sp = (Symbol*)pc[0]; /* symbol table entry */
/* for function */
if (fp++ >= &frame[NFRAME-1])
execerror(sp->name, "call nested too deeply");
fp->sp = sp;
fp->nargs = (int)pc[1];
fp->retpc = pc + 2;
fp->argn = stackp - 1; /* last argument */
execute(sp->u.defn);
returning = 0;
}
Создаваемая структура показана на рис. 8.2.
Рис. 8.2: Структуры данных для вызова процедуры
В конце концов произойдет возврат из вызываемой программы при выполнении procret или funcret:
funcret() /* return from a function */
{
Datum d;
if (fp->sp->type == PROCEDURE)
execerror(fp->sp->name, "(proc) returns value");
d = pop(); /* preserve function return value */
ret();
push(d);
}
procret() /* return from a procedure */
{
if (fp->sp->type == FUNCTION)
execerror(fp->sp->name(func) returns no value");
ret();
}
Функция ret удаляет аргументы из стека, сохраняет указатель на образ стека fp и устанавливает счетчик команд:
ret() /* common return from func or proc */
{
int i;
for (i = 0; i < fp->nargs; i++)
pop(); /* pop arguments */
pc = (Inst*)fp->retpc;
--fp;
returning = 1;
}
Некоторые программы интерпретатора нуждаются в небольших поправках для учета ситуаций, когда происходит возврат во вложенных операторах. Решение не элегантно, но верно и состоит во введении признака с именем returning, который принимает значение 1 при обнаружении оператора return. Выполнение, организуемое функциями ifcode, whilecode, execute, завершается раньше, если установлен признак returning; в функции call он обнуляется.
ifcode() {
Datum d;
Inst *savepc = pc; /* then part */
execute(savepc+3); /* condition */
d = pop();
if (d.val)
execute(*((Inst**)(savepc)));
else if (*((Inst**)(savepc+1))) /* else part? */
execute(*((Inst**)(savepc+1)));
if (!returning)
pc = *((Inst**)(savepc+2)); /* next stmt */
}
whilecode() {
Datum d;
Inst *savepc = pc;
execute(savepc+2); /* condition */
d = pop();
while (d.val) {
execute(*((Inst**)(savepc))); /* body */
if (returning)
break;
execute(savepc+2); /* condition */
d = pop();
}
if (!returning)
pc = *((Inst**)(savepc+1)); /* next stmt */
}
execute(p)
Inst *p;
{
for (pc = p; *pc != STOP && !returning; )
(*((++pc)[-1]))();
}
Аргументы выбираются для получения значения или присваивания с помощью функции getarg, которая следит за сбалансированностью стека:
double *getarg() /* return pointer to argument */
{
int nargs = (int)*pc++;
if (nargs > fp->nargs)
execerror(fp->sp->name, "not enough arguments");
return &fp->argn[nargs - fp->nargs].val;
}
arg() /* push argument onto stack */
{
Datum d;
d.val = *getarg();
push(d);
}
argassign() /* store top of stack in argument */
{
Datum d;
d = pop();
push(d); /* leave value on stack */
*getarg() = d.val;
}
Функции prstr и prexpr печатают строки и числа:
prstr() /* print string value */
{
printf("%s", (char*)*pc++);
}
prexpr() /* print numeric value */
{
Datum d;
d = pop();
printf("%.8g d.val);
}
Функция varread читает переменные. Она возвращает 0 при обнаружении конца файла и 1 — в противном случае, а также устанавливает значение указанной переменной:
varread() /* read into variable */
{
Datum d;
extern FILE *fin;
Symbol *var = (Symbol*)*pc++;
Again:
switch (fscanf(fin, "%lf", &var->u.val)) {
case EOF:
if (moreinput())
goto Again;
d.val = var->u.val = 0.0;
break;
case 0:
execerror("non-number read into", var->name);
break;
default:
d.val = 1.0;
break;
}
var->type = VAR;
push(d);
}
Обнаружив конец файла для текущего входного потока, функция varread обратится к moreinput, которая откроет следующий файл, заданный в качестве аргумента (если он есть). В функции moreinput обработка входной информации имеет некоторые нюансы, здесь не рассматриваемые; речь о них идет в приложении 3.
Итак, мы завершили разработку программы hoc. Для сравнения приведем число непустых строк в каждой версии:
hoc1 59
hoc2 94
hoc3 248 (для версии с lex 229)
hoc4 396
hoc5 574
hoc6 809
Конечно, эти значения были вычислены программным способом: $
sed '/$/d' `pick *.[chyl]` | wc -l
Безусловно, развитие языка может быть продолжено, и вам предоставляется такая возможность в приведенных ниже упражнениях.
Упражнение 8.18
Измените hoc6 так, чтобы можно было использовать поименованные формальные параметры в подпрограммах вместо $1 и т.д.
Упражнение 8.19
Сейчас все переменные глобальны, за исключением параметров. Уже есть большая часть механизма для введения локальных переменных, хранимых в стеке. Одно из решений заключается во введении описания auto, которое резервирует место в стеке для перечисленных переменных; не перечисленные переменные считаются глобальными. Кроме того, придется расширить таблицу имен так, чтобы поиск в ней осуществлялся вначале для локальных, а затем для глобальных переменных. Как это связано с поименованными аргументами?
Упражнение 8.20
Как бы вы ввели массивы в язык hoc? Как следует передавать их функциям и процедурам? Как возвращать их?
Упражнение 8.21
Обобщите работу со строками так, чтобы переменные могли хранить строки, а не только числа. Какие операции потребуются для этого? Самая трудная часть управление памятью добейтесь динамичного хранения строк: память должна освобождаться, когда строки перестают быть нужными. В качестве промежуточного шага добавьте более развитые форматы печати, например, обеспечьте возможность использования некоторых форм стандартной Си функции printf.
