15.5 翻译 Pcode 中的自定义函数命令和变量声明命令

上一节我们已经实现了将简单 TinyC 语句手工翻译成 Pcode ，然后编写了 NASM 宏将这些 Pcode 翻译成 x86 指令，最后汇编、链接成可执行程序。我们已经编写了大部分 Pcode 命令所对应的宏，本节将编写 NASM 宏来翻译 Pcode 中最复杂、也是最难翻译的命令–自定义函数命令和变量声明命令（FUNC / ENDFUNC / arg / ret / $func_name / var）。

具体来说，我们需要将以下 Pcode 翻译成 x86 指令：

; int main() { 
FUNC @main:
    ; int a;
    var a
 
    ; a = 3;
    push 3
    pop a
 
    ; print("sum = %d", sum(4, a));
    push 4
    push a
    $sum
    print "sum = %d"
 
    ; return 0;
    ret 0
; }
ENDFUNC
 
; int sum(int a, int b) {
FUNC @sum:
    arg a, b
 
    ; int c;
    var c
 
    ; c = a + b;
    push a
    push b
    add
    pop c
 
    ; return c;
    ret c
; }
ENDFUNC

最难的部分在于如何避免不同函数中的同名变量的冲突。 NASM 的宏虽然强大，但无法满足如此复杂的需要。为降低翻译的难度，将以上 Pcode 稍微改写一下，保存为 test.pcode ：

; int main() { 
FUNC @main:
    ; int a;
    main.var a
 
    ; a = 3;
    push 3
    pop a
 
    ; print("sum = %d", sum(4, a));
    push 4
    push a
    $sum
    print "sum = %d"
 
    ; return 0;
    ret 0
; }
ENDFUNC@main
 
; int sum(int a, int b) {
FUNC @sum:
    sum.arg a, b
 
    ; int c;
    sum.var c
 
    ; c = a + b;
    push a
    push b
    add
    pop c
 
    ; return c;
    ret c
; }
ENDFUNC@sum

首先编写 FUNC 和 ret 宏，放到 macro.inc 文件中，同时在该文件的最后增加调用 @main 函数及退出的指令：

%MACRO FUNC 1
    %1
    PUSH EBP
    MOV EBP, ESP
%ENDMACRO
 
%MACRO ret 0-1
    %IFIDN %0, 1
        %IFIDN %1, ~
            MOV EAX, [ESP]
        %ELSE
            MOV EAX, %1
        %ENDIF
    %ENDIF
    LEAVE
    RET
%ENDMACRO
 
EXTERN PRINT, READINT
GLOBAL _start
 
[SECTION .TEXT]
_start:
    CALL @main
    PUSH EAX
    exit [ESP]

然后，编写 main.var, ENDFUNC@main, $sum, sum.arg, sum.var 和 ENDFUNC@sum 宏，保存为 test.funcmacro ：

; ==== begin function `main` ====
%define main.varc 1
 
%MACRO main.var main.varc
    %define a [EBP - 4*1]
    SUB ESP, 4*main.varc
%ENDMACRO
 
%MACRO ENDFUNC@main 0
    LEAVE
    RET
    %undef a
%ENDMACRO
; ==== end function `main`   ====
 
; ==== begin function `sum` ====
%define sum.argc 2
%define sum.varc 1
 
%MACRO $sum 0
    CALL @sum
    ADD ESP, 4*sum.argc
    PUSH EAX
%ENDMACRO
 
%MACRO sum.arg sum.argc
    %define a [EBP + 8 + 4*sum.argc - 4*1]
    %define b [EBP + 8 + 4*sum.argc - 4*2]
%ENDMACRO
 
%MACRO sum.var sum.varc
    %define c [EBP - 4*1]
    SUB ESP, 4*sum.varc
%ENDMACRO
 
%MACRO ENDFUNC@sum 0
    LEAVE
    RET
    %undef a
    %undef b
    %undef c
%ENDMACRO
; ==== end function `sum`  ====

这些宏会将 @sum 函数展开为如下形式：

@sum:    PUSH EBP    MOV EBP, ESP    SUB ESP, 4*1
PUSH DWORD [EBP + 12]   ; push a
PUSH DWORD  [EBP + 8]   ; push b
add
POP DWORD [EBP - 4*1]   ; pop c
MOV EAX, [EBP - 4*1]    ; MOV EAX, c
LEAVE
RET

最后，改写 makefile 文件中的以下两行：

test.o: test.pcode test.funcmacro macro.inc
    nasm -f elf32 -P"macro.inc" -P"test.funcmacro" -o test.o test.pcode

将以上四个文件以及库函数文件 tio.c 放到用一个目录，输入 make run 即可编译并运行测试代码。

至此所有 Pcode 命令对应的 NASM 宏编写完毕。

第 15 章完