SheIsC-优快云博客

原创 C编译器剖析_Github

欢迎前往GitHub下载和修改UCC编译器的相关代码，和配套的清晰版的PDF文档。UCC编译器遵循C89标准，代码在1万多行。只要努力，这是一个C程序员单枪匹马就可掌控的。在这里，可从C编译器实现的高度来重新认识C语言。https://github.com/sheisc/ucc162.3

2016-12-02 19:36:29 5669 1

原创 XV6操作系统的安装与使用

1.1 XV6操作系统的安装与使用麻省理工大学的网站上http://pdos.csail.mit.edu/6.828/2011/xv6.html，已经对XV6的来龙去脉及如何下载做了较详细的介绍。这里我们以32位的Ubuntu12.04为例，简单介绍一下如何通过x86模拟器Bochs来运行XV6操作系统。 XV6操作系统是可以运行在多核结构的X86平台上，我

2015-06-27 22:07:50 14955 3

原创 C编译器剖析PDF文档及UCC编译器162.3

为方便大家的阅读，我把博客从2015年1月初至5月初的发布几十篇文章整理成一份PDF文档，需要的朋友可前往http://download.youkuaiyun.com/detail/sheisc/8669715下载。书中格式不规范之处，请多多见谅。例如，代码贴图的风格并不太统一，前几章的贴图是直接截取SourceInsight的界面，行号就是在源代码文件中的行号，这么做的初衷是为了便于能快速找

2015-05-06 21:46:09 4356

原创 C编译器剖析_尾声

尾声总有曲终人散时，不知不觉我们已经完成了对UCC编译器的剖析，一路走来，最深的体会仍然是“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。按这个道理，理解UCC编译器的最好办法应是“直接阅读其源代码，思考UCC编译器在不同的执行点应处于怎样的状态，加入一些打印语句，输出相应的调试信息来验证自己的判断是否正确，如果发现Bug，就写一些测试程序来触发Bug，然后

2015-05-02 23:02:29 1695

原创 C编译器剖析_6.3.6 汇编代码生成_为“取地址”产生汇编指令

6.3.6 为“取地址”产生汇编指令在这一小节中，我们来讨论一下以下两条中间指令的翻译： (1)取地址指令例如，表示取number的地址并保存到临时变量t0中 (2)对象清零指令例如，表示把arr所占16字节的内存清零我们先举一个例子来说明，对于图6.3.14第4行局部数组arr的初

2015-05-02 21:14:43 1858

原创 C编译器剖析_6.3.5 汇编代码生成_为类型转换产生汇编代码

6.3.5 为类型转换产生汇编代码在这一小节中，我们来讨论一下整型和浮点型之间的类型转换。有些类型转换并不需要在汇编层次进行数据转换，例如int和unsigned int之间的转换只是改变了表达式的类型，对数据本身并无影响，以下表达式“(unsigned int) a”对应的二进制数据为0xFFFFFFFF，而表达式“a”对应的二进制数据也为0xFFFFFFFF。但对相同内容的二进

2015-05-01 22:55:21 1953

原创 C编译器剖析_6.3.4 汇编代码生成_为函数调用与返回产生汇编代码

6.3.4 为函数调用与返回产生汇编代码在这一小节中，我们来讨论一下如何为函数调用和函数返回生成汇编代码。函数调用对应的中间指令如下所示： //中间指令的四元式：让我们先熟悉一下C函数的调用约定CallingConvention，我们需要把参数从右向左入栈（即从argn到arg1依次入栈），不妨记这些参数所占用的总内

2015-05-01 00:33:54 1791

原创 C编译器剖析_6.3.3 汇编代码生成_为跳转指令产生汇编代码

6.3.3 为跳转指令产生汇编代码在这一小节中，我们要为“有条件跳转”、“无条件跳转”和“间接跳转”产生相应的汇编指令。中间指令的四元式如下所示： (1) 有条件跳转，例如“if (a ////////对应的汇编代码////////// movl a, %ea

2015-04-30 17:08:29 2206

原创 C编译器剖析_6.3.2 汇编代码生成_为算术运算产生汇编代码

6.3.2 由EmitAssign函数产生算术运算的汇编代码在这一小节中，我们要讨论的中间指令形如“t1: a+b;”或者“t2:&number”，这些指令用于进行一元或二元算术运算，并把运算结果保存在临时变量t1或者t2中。UCC中间指令的格式如下所示： // t1: a+b; // t2: &

2015-04-30 13:22:02 1345

原创 C编译器剖析_6.3.1 汇编代码生成_由中间指令产生汇编代码的主要流程

6.3.1 由中间指令产生汇编代码的主要流程在这一小节，我们可把关注的焦点放在“如何把某条中间代码翻译成汇编代码”上。UCC编译器的中间代码是如下所示的四元式，包括运算符和3个操作数。当然有些中间代码只需要用到opcode和DST就可以了，例如，无条件跳转指令“goto BB2;”就不需要SRC1和SRC2。为了便于汇编代码的生成，UCC编译器在u

2015-04-29 17:54:19 3222

在计算机中，CPU的速度比内存的速度快得多，编译器应尽量有效地利用寄存器资源，减少对内存的不必要访问，从而提高由编译器生成的汇编代码的运行速度。在中间代码生成阶段，UCC编译器用临时变量t来存放形如“t: a+b;”的公共子表达式的值；到了汇编代码生成时，UCC编译器会尽可能地把这些公共子表达式的值存放在寄存器，当需要再次重用时，就可以直接由相应的寄存器中得到。不过，CPU中寄存器的资源是很有限的

2015-04-26 22:04:09 1575

原创 C编译器剖析_6.1 汇编代码生成_简介

6.1 汇编代码生成简介历经词法分析、语法分析、语义检查和中间代码生成阶段，我们终于来到了“目标代码生成阶段”，由于UCC编译器的目标代码即为32位x86汇编代码，因此我们就把本章称为“汇编代码生成”。UCC编译器中的大部分源代码都适用于Windows和Linux平台，但Windows平台上缺省的汇编器支持Intel风格的x86汇编代码，而Linux平台默认的汇编器则采用AT&T风格的

2015-04-25 19:24:12 2657

原创 C编译器剖析_5.4.2 中间代码生成及优化_基本块的合并

5.4.2 基本块的合并我们在第5.4.1节时给出了由基本块构成的双向链表和控制流图，为阅读方便，我们这里再次给出“图5.1.4 基本块的静态结构和动态结构”。在这一小节中，我们试图把双向链表中相邻的基本块进行合并，当然这种合并需要满足一定条件，同时要保持程序的原有语义。在合并后，控制流图中的前驱与后继关系也要进行调整。我们需要改动的数据结构有图5.4.1中的双向链表和控制流图。需要

2015-04-24 17:05:20 3639

原创 C编译器剖析_5.4.1 中间代码生成与优化_删除无用的临时变量和优化跳转目标

5.4.1 删除无用的临时变量和优化跳转目标 UCC编译器在优化方面做的工作不多，其中与优化有关的函数主要有以下几个：(1) Symbol Simplify(Type ty, int opcode, Symbol src1,Symbol src2);用于进行“代数恒等式”的简化，例如表达式“a(2) Symbol TryAddValue(Type ty,

2015-04-23 16:55:02 2014

原创 C编译器剖析_5.3.2 中间代码生成及优化_switch语句的翻译

5.3.2.Switch语句的翻译在这一小节中，我们来讨论一下switch语句的翻译，switch语句的产生式如下所示。SwitchStatement: switch( expr ) statement 当C程序员编写出如下代码时，UCC编译器会在语义检查阶段进行报错“error:The break shall appear in

2015-04-22 17:04:42 2015

原创 C编译器剖析_5.3.1 中间代码生成及优化_If语句和复合语句的翻译

5.3.1 If语句和复合语句的翻译我们先简单回顾一下对布尔表达式的翻译，我们通过调用TranslateBranch函数来产生跳转指令，从而实现布尔表达式的语义。在使用函数TranslateBranch(expr, bt, bn)时，有这么两个约定： (1) 当expr为真时，跳往bt基本块； (2) 紧随“函数TranslateBranch所生成的跳转指令”之

2015-04-20 15:48:35 1949

原创 C编译器剖析_5.2.6 中间代码生成及优化_一元表达式及其他表达式的翻译

5.2.6 一元表达式及其他表达式的翻译在这一小节中，我们先来讨论一下一元表达式的翻译，我们先举个例子来说明一下。在以下C程序中，符号arr被声明为int[3][5]的数组类型，UCC编译器在语义检查后，为表达式“**arr=30;”构造的语法树为“(= ([]([] arr 0) 0) 30)”，在中间代码生成阶段，对应的中间代码为“arr[0] = 30;”。由这个例子可见，

2015-04-19 21:33:33 1211

原创 C编译器剖析_5.2.5 中间代码生成及优化_赋值表达式的翻译

5.2.5 赋值表达式的翻译在这一小节中，我们来讨论一下赋值表达式的翻译，例如“a=a-b;”或者“a += b;”等。在图5.2.13的下方我们给出了表达式“a+=b;”在语义检查前后的语法树，右下侧的语法树相当于是表达式a = a’+b，但表达式中的a和a’对应同一个语法树结点。按C的语义，语句“a+=b;”中的a只能被求值一次，而不能求值两次。例如，若a结点对应一个函数调用(*f

2015-04-18 17:53:20 1168

原创 C编译器剖析_5.2.4 中间代码生成及优化_后缀表达式的翻译

5.2.4 后缀表达式的翻译在前面的章节中，我们介绍了用于对数组元素和结构体成员进行访问的函数Offset，其接口如下所示，参数addr代表了基地址，参数voff代表可变偏移，而参数coff则代表常量偏移。 Symbol Offset(Type ty, Symbol addr,Symbol voff, int coff)；函数Offset的基本想法是产生

2015-04-17 00:01:20 1453

原创 C编译器剖析_5.2.3 中间代码生成及优化_通过“偏移”访问数组元素和结构体成员

第5.2.3节通过“偏移”访问数组元素和结构体成员在上一节小节，我们举例介绍了对“数组元素和结构体成员”的访问，我们采用的是“基地址+偏移”的模式来计算其内存单元的地址。对于数组元素arr2[i][2]来说，数组索引值i为变量，对应的地址要表达为“基地址+常量偏移+非常量偏移”；对于结构体成员dt.b来说，其地址可表达为“基地址+常量偏移”。下面，我们还是结合一个简单的例子来说明相

2015-04-15 20:31:18 1813

原创 C编译器剖析_5.2.2 中间代码生成及优化_再论符号symbol与公共子表达式

5.2.2 再论符号symbol与公共子表达式在介绍算术表达式的翻译前，让我们简单重温一下第2.5节中的“图2.5.4 公共子表达式”及“图2.5.5 valueDef和valueUse”。为阅读方便，我们再次给出这两张图，更详细的说明请参见第2.5节。对于图2.5.4第2行的a+b，我们会由第7行的中间代码来对a+b进行求值，其结果存于临时变量t1中，之后在第3行中再次遇到表达

2015-04-12 19:23:04 2039

原创 C编译器剖析_5.2.1 中间代码生成及优化_布尔表达式的翻译

5.2 中间代码生成与优化_布尔表达式的翻译我们仍然按照语法分析和语义检查时的思路，先讨论表达式的翻译，再处理语句。表达式从概念上来说，可分为算术表达式和布尔表达式，在一些编程语言（例如Java）中对这两者是有严格区分的，算术表达式的结果是整数或浮点数，而布尔表达式的结果是逻辑上的真或假。布尔是英国数学家，由于布尔较早进行了关于“与或非”逻辑运算的研究，为了纪念这位先驱，在Java中

2015-04-10 14:26:20 2835

原创 C编译器剖析_5.1 中间代码生成及优化_简介

本节对UCC编译器的中间代码生成及优化进行简介，给出基本块BasicBlock、三地址码、控制流图CFG的相应数据结构，介绍有条件跳转、无条件跳转和间接跳转等概念。

2015-04-08 19:41:24 4747

原创 C编译器剖析_4.4 语义检查_外部声明_临门一脚

4.4.5 对外部声明进行语义检查的临门一脚在前面几小节的基础上，我们基本上已经把球从后场带到对方球门前了，就差临门一脚了。在这一节中，我们来分析一下对全局变量进行语义检查的函数CheckGlobalDeclaration，和对函数定义进行语义检查的函数CheckFunction。对全局变量进行检查的主要代码如图4.4.23所示，我们省略了一些细节。图4.4.23第7行的C

2015-03-26 20:09:14 1434

原创 C编译器剖析_4.4 语义检查_外部声明_内部连接和外部连接

本节介绍C语言的内部连接Interal Linkage和外部连接External Linkage。

2015-03-26 16:31:20 1259

原创 C编译器剖析_4.4 语义检查_外部声明_结构体和数组的初始化

本节讨论标量类型、数组、结构体和联合体的初始化。在C语言中，全局或静态变量的初始化应为常量；而局部变量没有此要求。

2015-03-26 11:00:16 1497

原创 C编译器剖析_4.4 语义检查_外部声明_类型结构的构建(2)

在这一小节中，我们将对形如第3章图3.3.17所示的结构体语法树进行语义检查，从而构建结构体的类型结构。图3.3.17 ParseStructOrUnionSpecifier()构建的语法树我们在第2章中给出了以下结构体struct Data对应的类型结构，如图2.4.4所示。为了阅读方便，我们重新给出这2幅图，由图示我们也能较清楚地预览本节的起点和终点。

2015-03-20 14:24:39 1408

原创 C编译器剖析_4.4 语义检查_外部声明_类型结构的构建(1)

4.4.1 类型结构的构建(1) int * arr1[5]和int (*arr2)[5]的类型结构

2015-03-17 19:55:11 1158

原创 C编译器剖析_4.3 语义检查_语句statement

4.3 对语句Statement的语义检查在这一节中，我们来分析一下对语句Statement的语义检查，与其相关的代码在stmtchk.c中。图4.3.1第1至16行的数组StmtCheckers，给出了用于对各语句进行语义检查的函数表，第17行的CheckStatement(stmt)函数根据参数stmt的kind域来查这个函数表，由函数指针来调用相应的函数完成语义检查，如图第18行

2015-03-15 19:52:35 1090

原创 C编译器剖析_4.2 语义检查_表达式的语义检查(7)_二元运算符_赋值运算_条件表达式

在前文对语义检查进行简介时，我们已初步介绍过用于对二元运算符表达式进行语义检查的函数CheckBinaryExpression，为了阅读方便，这里我们再次给出图4.2.2。在本小节中，我们准备对第1126至1144行中的各个函数进行讨论。图4.2.2 CheckBinaryExpression() 对于形如a+b的二元运算表达式，我们要通过在前面章节中介绍的函数Commo

2015-03-15 12:23:07 1298

原创 C编译器剖析_4.2 语义检查_表达式的语义检查(6)_一元运算符表达式

在这一小节中，我们来讨论一元运算符表达式的语义检查，与其相关的代码如图4.2.35所示。对于“前加加”和“前减减”运算符而言，我们采取的策略跟处理“后加加”和“后减减”一样，都是将--a转换为a -= 1，而将++a转换为a += 1，所以图4.2.35第5行调用的函数，就是我们在讨论后缀表达式语义检查时介绍过的函数TransformIncrement()。对于形如+a或-a的表达式，我们需要检查

2015-03-14 17:42:46 1224

原创 C编译器剖析_C类型系统_相容类型Compatible Type

在前文对函数调用进行语义检查时，我们用函数CanAssign()来判断“能否能把实参赋值给形参”，在函数CanAssign中，我们又用宏IsCompatiblePtr来判断两个指针是否相容。而如果指针变量T1 * ptr1和T2 * pt2相容，则意味着类型T1和T2是相容的。UCC编译器中ucl\type.c的函数IsCompatibleType()用于判断类型是否相容，与类型系统相关的数据结构

2015-03-10 20:28:12 1999

原创 C编译器剖析_4.2 语义检查_表达式的语义检查(5)_结构体成员选择

4.2.5 成员选择运算符在C语言中，结构体struct和联合体union被称为记录类型RecordType，在形如dt.a和ptr->a的后缀表达式中，运算符.和->被称为成员选择运算符。函数CheckMemberAccess()用于对这些表达式进行语义检查，与之相关的代码如图4.2.28所示。在表达式dt.a中，dt和a相当于是运算符.的两个操作数，dt对应的语法

2015-03-07 14:05:18 1615

原创 C编译器剖析_4.2 语义检查_表达式的语义检查(4)_函数调用

4.2.4 函数调用的语义检查在这一小节中，我们来讨论一下函数调用的语义检查，语法上，函数调用对应的表达式属于后缀表达式PostfixExpression，UCC编译器exprchk.c的函数CheckFunctionCall()完成了对函数调用的语义检查，如图4.2.18所示。在阅读这份代码时，需要对语法分析后为函数调用构造的语法树有较好认识，请先参照”图3.1.21后缀运算符对应

2015-03-06 15:15:15 1972

原创 C编译器剖析_C语言的变参函数

C语言的变参函数 UCC编译器中有不少地方使用了C语言的变参函数，这里我们专门用一小节来对C语言变参函数的实现原理进行分析。C标准库中的printf函数就是一个典型的变参函数，其接口如下所示，函数声明中的省略号…表明这是一个变参函数。 int printf(const char *format, ...); 下面我们举一个简单的例子来说明printf函数的调

2015-03-03 20:29:57 2008

原创 C编译器剖析_4.2 语义检查_表达式的语义检查(3)_字符串与标识符

4.2.3 在这一小节，我们先来分析一下基本表达式PrimaryExpression的语义检查，由C的标准文法，我们可以知道与PrimaryExpression相关的产生式如下所示，即加了一对小括号的表达式(Expression)在语法上也相当于标志符ID、常量CONST和字符串StringLiteral。primary-expression:

2015-03-03 11:29:26 1871

原创 C编译器剖析_4.2 语义检查_表达式的语义检查(2)_数组索引

在这一小节中，我们准备分析一下exprchk.c中的函数CheckPostfixExpression，此函数用于对后缀表达式进行语义检查。后缀表达式所对应的语法树请参照第3章的图3.1.21，这里不再重复。我们先从数组索引入手，图4.2.4给出了hello.c经UCC编译后生成的语法树hello.ast，中间代码hello.uil及最终生成的汇编代码hello.s的主要部分。图4.

2015-02-28 23:55:24 1208

原创 C编译器剖析_4.2 语义检查_表达式的语义检查(1)

在这一节中，我们来分析一下exprchk.c中的代码。我们通过调用图4.2.1中的函数CheckExpression()，来对表达式所对应的语法树结点进行语义检查。虽然表达式结点对应的kind域皆为NK_Expression，但它们的运算符op域还是各有区别的，由此我们可以为不同的运算符表达式构造不同的语义检查函数，然后把这些函数放置在一张函数表ExprCheckes中，用运算符op作为下标，去调

2015-02-27 15:58:58 1552

原创 C编译器剖析_4.1 语义检查_语义检查简介

4.1 语义检查简介在这一章中，我们需要在语法分析阶段建立的语法树的基础上，进行语义检查。UCC编译器中与此相关的代码主要在ucl\declchk.c，ucl\stmtchk.c和ucl\exprchk.c，分别用于对声明Declaration、语句Statement和表达式Expression进行语义检查SemanticsCheck。其中，最重要的工作就是建立C语言的类型系统，我们

2015-02-11 16:54:45 2240

原创 C编译器剖析_3.3 语法分析_C语言的外部声明(3)

在上一小节中，我们讨论了C标准文法中与声明Declaration有关的几个非终结符。在此基础上，接下来让我们看看ucl\decl.c中与“声明说明符DeclarationSpecifiers”和“声明符Declarator”相关的代码。函数ParseCommonHeader()分析了“声明说明符”和“声明符”，图3.3.10 ParseCommonHeader() 图3.

2015-02-10 15:07:36 1866

C编译器剖析PDF文档_UCC162.3源代码

C编译器源代码

空空如也