項目的完整代碼在 C2j-Compiler
前言
有關符號表的文件都在symboltable包里
前面我們通過完成一個LALR(1)有限狀態自動機和一個reduce信息來構建了一個語法解析表，正式完成了C語言的語法解析。接下來就是進入語義分析部分，和在第二篇提到的一樣，語義分析的主要任務就是生成符號表來記錄變量和變量的類型，並且發現不符合語義的語句
描述變量
在C語言里對變量聲明定義里，主要有兩種描述
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說明符（Specifier）
說明符也就是對應C語言的一些描述變量類型或者像static，extern的關鍵字（像extern這些關鍵詞在這次實現的編譯器里並沒有用到，因為extern可能還要涉及到多個源文件的編譯和鏈接）
-
修飾符（Declarator）
修飾符則是由變量名或者代表指針類型的星號，數組的中括號組成，修飾符屬於可以復雜的一部分，因為修飾符可以進行組合。所以對於組合的修飾符就可以創建多個Declarator，按順序鏈接起來
這樣就可以完成兩個類，這兩個類的邏輯都比較簡單：
Declarator類
- declareType：用來表示當前的Declarator是一個指針還是數組或者函數
- numberOfElements、elements：如果當前的類型是個數組的話，它們就表示數組的元素個數和數組元素
public class Declarator {
public static int POINTER = 0;
public static int ARRAY = 1;
public static int FUNCTION = 2;
private int declareType;
private int numberOfElements = 0;
HashMap<Integer, Object> elements = null;
public Declarator(int type) {
this.declareType = type;
}
...
}
Specifier類
Specifier的屬性會比較多一點，但是在后面編譯器可能只支持int, char, void, struct四種類型
-
basicType：用來表明當前變量的類型
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storageClass：表示變量的存儲方式（fixed，auto），這里我們把typedef的信息也放在這里，也就是說如果遇見typedef，那么storageClass會被設置為TYPEDEF
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constantValue和vStruct：這兩個屬於比較特殊的兩個屬性，它們表示枚舉類型和結構體，之所以特殊是因為它們之后要進行特殊處理。如果遇見枚舉類型相當於構造一個basicType是CONSTANT的Specifier，對應的值也就是constantValue了
public class Specifier {
/**
* Variable types
*/
public static int NONE = -1;
public static int INT = 0;
public static int CHAR = 1;
public static int VOID = 2;
public static int STRUCTURE = 3;
public static int LABEL = 4;
/**
* storage
*/
public static int FIXED = 0;
public static int REGISTER = 1;
public static int AUTO = 2;
public static int TYPEDEF = 3;
public static int CONSTANT = 4;
public static int NO_OCLASS = 0;
public static int PUBLIC = 1;
public static int PRIVATE = 2;
public static int EXTERN = 3;
public static int COMMON = 4;
private int basicType;
private int storageClass;
private int outputClass = NO_OCLASS;
private boolean isLong = false;
private boolean isSigned = false;
private boolean isStatic = false;
private boolean isExternal = false;
private int constantValue = 0;
private StructDefine vStruct = null;
}
描述符號表
在前面定義兩個描述變量的類，但是僅靠這兩個類還是無法准確的表達一個符號，所以我們需要包裝一下這兩個類，讓它更具表達力
編程很多時候都是根據特定的需求完成特定的數據結構，符號表在計算機里本質上也只是用來描述變量的數據結構而已
這個數據結構作為符號表有幾個基本的條件：
- 速度
因為符號表需要頻繁的插入和查找，所以查詢和插入速度必須要足夠的快 - 靈活
因為變量的定義的可能會很復雜，比如說多個修飾符再加上指針（(long int, long doube *)，所以在設計上必須足夠靈活
因為學習編譯器一直是跟着陳老師的課，所以符號表的設計也沿用老師的設計
為了保證上面兩個條件，我們選用鏈式哈希表來實現
這張圖是我網上找的，實際上沒有那么復雜
所有的變量都存儲到這個哈希表中，同名變量被哈希會被同一個地方，當然它們要屬於不同作用域，而區分不同作用域就在於這張圖上面一部分，它會把同一個作用域的變量連接起來
symboltable.Symbol
這個類用來描述符號表里的一個符號
如果從github下載源文件的話，里面有許多是在后面代碼生成才需要用到的，現在可以忽略
主要屬性有：
- level: 用來表明變量的層次
- duplicate：是否是一個同名變量
- args：如果該符號對應的是函數名,那么args指向函數的輸入參數符號列表
- next: 指向下一個同層次的變量符號
public class Symbol {
String name;
String rname;
int level;
boolean duplicate;
Symbol args;
Symbol next;
}
這時候用Symbol加上之前的Specifier和Declarator就有足夠的表達力來描述一個符號，那么就需要把這三個類聯系起來，先增加一個TypeLink
TypeLink
TypeLink表示一個Specifier或者一個Declarator，這里用繼承來實現可能會顯得更好看一點
public class TypeLink {
public boolean isDeclarator;
/**
* typedef int
*/
public boolean isTypeDef;
/**
* Specifier or Declarator
*/
public Object typeObject;
private TypeLink next = null;
public TypeLink(boolean isDeclarator, boolean typeDef, Object typeObj) {
this.isDeclarator = isDeclarator;
this.isTypeDef = typeDef;
this.typeObject = typeObj;
}
public Object getTypeObject() {
return typeObject;
}
public TypeLink toNext() {
return next;
}
public void setNextLink(TypeLink obj) {
this.next = obj;
}
}
這樣在Symbol里就要加入兩個屬性
typeLinkBegin和typeLinkEnd就是用來描述變量的說明符和修飾符的整個鏈表，也就是之前說的把這些修飾符或者說明符按順序連接起來
public class Symbol {
String name;
String rname;
int level;
boolean implicit;
boolean duplicate;
Symbol args;
Symbol next;
TypeLink typeLinkBegin;
TypeLink typeLinkEnd;
}
例子
這樣完成之后，例如
long int (*e)[10];
就可以這樣表示
| Symbol | declartor | declartor | specifer |
|---|---|---|---|
| name:e | declareType = PONITER | declareType = array | basicType = INT isLong = TRUE |
| -> | -> | -> | -> |
結構體符號的定義
StructDefine這個文件還沒講過，這個文件是用來描述結構體的，因為結構體本身的復雜性，所以就需要對它進行特殊處理，但是結構體本質上還是一堆變量的組合，所以依舊可以用上面的方法描述
- tag: 結構體的名稱
- level: 結構體的嵌套層次
- Symbol：對應結構體里的變量
public class StructDefine {
private String tag;
private int level;
private Symbol fields;
public StructDefine(String tag, int level, Symbol fields) {
this.tag = tag;
this.level = level;
this.fields = fields;
}
}
例子
看一個結構體定義的例子
struct dejavidwh {
int array1[5];
struct dejavudwh *pointer1;
} one;
小結
所以最后只需要
private HashMap<String, ArrayList<Symbol>> symbolTable = new HashMap<>();
private HashMap<String, StructDefine> structTable = new HashMap<>();
就可以描述一個符號表
symbolTable里的key相當於變量的名字，而后面的ArrayList存放着同名變量，因為每個Symbol都有一個next指針來指向同級的其它Symbol，所以這樣的結構就相當於開頭描述的那個哈希表
這一節主要是描述了符號表的數據結構，兩個關鍵點是
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描述變量
所以定義了修飾符和描述符來描述一個變量
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關聯變量
定義了Symbol鏈表來串聯各個變量
另外我的github博客：https://dejavudwh.cn/