川合のプログラミング言語自作のためのテキスト第三版#3

  • (by K, 2021.03.01)

(1) HL-3

  • HL-2に条件分岐や無条件分岐を付けてみようと思います。それでラベル定義、goto命令、if~goto命令の3つを追加してみました。
  • gotoは嫌だと思う人もたくさんいそうですが、やはりどう考えてもgotoは説明が簡単で分かりやすいので、ここで扱うことにします。
  • goto以外の制御構文はHL-8で導入予定です。
  • 条件分岐ができるようになるとループを使った簡単な性能試験ができるので、実行時間を表示させるためのtime命令も追加してあります。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <time.h> ← この行を追加

typedef unsigned char *String;	// こう書くと String は unsigned char * の代用になる.

void loadText(int argc, const char **argv, unsigned char *t, int siz) → HL-1と同じなので省略

(以下ずっとHL-2と同じなので省略)

int main(int argc, const char **argv)
{
    int pc, pc1;
    unsigned char txt[10000]; // ソースコード用のバッファ.
    loadText(argc, argv, txt, 10000);
    pc1 = lexer(txt, tc);
    tc[pc1] = tc[pc1 + 1] = tc[pc1 + 2] = tc[pc1 + 3] = getTc(".", 1);	// エラー表示用のために末尾にピリオドを登録しておく.
    int semi = getTc(";", 1);
+   for (pc = 0; pc < pc1; pc++) { // ラベル定義命令を探して位置を登録.
+       if (tc[pc + 1] == getTc(":", 1)) {
+           var[tc[pc]] = pc + 2; // ラベル定義命令の次のpc値を変数に記憶させておく.
+       }
+   }
!   for (pc = 0; pc < pc1;) { // プログラム実行開始.
        if (tc[pc + 1] == getTc("=", 1) && tc[pc + 3] == semi) { // 単純代入.
            var[tc[pc]] = var[tc[pc + 2]];
        } else if (tc[pc + 1] == getTc("=", 1) && tc[pc + 3] == getTc("+", 1) && tc[pc + 5] == semi) {  // 加算.
            var[tc[pc]] = var[tc[pc + 2]] + var[tc[pc + 4]];
        } else if (tc[pc + 1] == getTc("=", 1) && tc[pc + 3] == getTc("-", 1) && tc[pc + 5] == semi) {  // 減算.
            var[tc[pc]] = var[tc[pc + 2]] - var[tc[pc + 4]];
        } else if (tc[pc] == getTc("print", 5) && tc[pc + 2] == semi) { // print.
            printf("%d\n", var[tc[pc + 1]]);
+       } else if (tc[pc + 1] == getTc(":", 1)) {	// ラベル定義命令.
+           pc += 2; // 何もしないで読み飛ばす.
+           continue;
+       } else if (tc[pc] == getTc("goto", 4) && tc[pc + 2] == semi) { // goto.
+            pc = var[tc[pc + 1]];
+            continue;
+       } else if (tc[pc] == getTc("if", 2) && tc[pc + 1] == getTc("(", 1) && tc[pc + 5] == getTc(")", 1) && tc[pc + 6] == getTc("goto", 4) && tc[pc + 8] == semi) {	// if (...) goto.
+            int gpc = var[tc[pc + 7]], v0 = var[tc[pc + 2]], v1 = var[tc[pc + 4]];
+            if (tc[pc + 3] == getTc("!=", 2) && v0 != v1) { pc = gpc; continue; } // 条件が成立したらgoto処理.
+            if (tc[pc + 3] == getTc("==", 2) && v0 == v1) { pc = gpc; continue; } // 条件が成立したらgoto処理.
+            if (tc[pc + 3] == getTc("<",  1) && v0 <  v1) { pc = gpc; continue; } // 条件が成立したらgoto処理.
+       } else if (tc[pc] == getTc("time", 4) && tc[pc + 1] == semi) {
+            printf("time: %.3f[sec]\n", clock() / (double) CLOCKS_PER_SEC);
        } else
            goto err;
        while (tc[pc] != semi)
            pc++;
+       pc++; // セミコロンを読み飛ばす.
    }
    exit(0);
err:
    printf("syntax error : %s %s %s %s\n", ts[tc[pc]], ts[tc[pc + 1]], ts[tc[pc + 2]], ts[tc[pc + 3]]);
    exit(1);
}
  • HL-2と比較すると、#includeが1行増えて、main関数を1行改変してさらに19行を書き足しただけです。だから合計で148行です。
  • main関数内で追加した行の先頭には、わかりやすいように「+」でマークをつけておきました。改変のあった行には「!」を付けておきました。実際に入力する際には、これらスペースにして入力してください。
  • このHL-3は以下のようなプログラムを実行可能です。
    i = 0;
label:
    i = i + 1;
    if (i < 100000000) goto label;
    time;

(2) HL-3の簡単な説明

  • 関数:(註:HL-2と全く同じです)
    • void loadText(int argc, const char **argv, String t, int siz)
      • コマンドライン引数で指定されたソースファイルをtに読み込む。sizはtの最大サイズを表す(これを超える長さのファイルは途中で打ち切られる)。
    • int getTc(String s, int len)
      • トークン(単語)をsに渡すと、それに対応するトークンコード(整数)を返す。
    • int isAlphabetOrNumber(unsigned char c)
      • 引数で渡された文字コードが、英数字であれば1を返す。それ以外なら0を返す。
      • アンダースコアもHL-3の中ではアルファベットということにしておく。そうすることで、変数の一文字目に使えるようになる。
      • この関数は以下のlexer()の下請け。
    • int lexer(String s, int tc[])
      • sにプログラムのソースコードを渡す。すると、tc[]にトークンコード(単語番号)に変換させられた数列が入って返される。
      • より詳しい動作は、a21_txt01_2aを参照のこと。
    • int main(int argc, const char **argv)
      • 言語処理の本体。
  • 変数:
    • String ts[]
      • getTc()が管理している配列変数で、トークンコードからトークン文字列を得るために使う。
    • int tl[]
      • getTc()が管理している配列変数で、トークンコードからトークン文字列の長さを得るために使う。
    • unsigned char tcBuf[]
      • getTc()が管理している変数で、トークン文字列の実体を保存しておくための場所。
    • int tcs, tcb
      • どちらもgetTc()が管理している変数で、tcsは今までに発行したトークンコードの個数(0~tcs-1が発行済み)。
      • tcbはtcBuf[]の未使用領域を指している。
      • もしtcBuf[]やtcbの役割がピンとこない場合は、a21_txt01_2bを参照。
    • int var[]
      • 変数の値を記憶しておくための変数。トークンコードをそのまま変数番号に転用している。
    • int tc[]
      • プログラムをトークンコード列に変換したものがここに入る。

  • ラベル定義命令では「abc:」という命令があった場合、「abc」という変数にpc値を記憶させておきます。つまりHL-3では、ラベル名と同じ変数名は同時には使えません。
  • goto命令は、その値を利用してpc値を更新して、分岐を実現しています。
  • if~goto命令では、ifの中の条件が成立しているかどうかを調べて、もし成立していたらgoto部分を実行しているだけです。
  • time命令についても、特に難しいことはないと思います。標準関数clock()を使って、TL-3が起動してからの起動時間を表示します。この関数を使うために<time.h>をincludeしています。

次回に続く

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Last-modified: 2021-03-01 (月) 14:48:08 (276d)