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#8

  • (by K, 2021.03.13)

(1) HL-8

  • 今回は、ブロックifとfor文を追加します。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <time.h>

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

int loadText(String path, String t, int siz) → HL-4と同じなので省略

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

#define MAX_TC  1000 // トークンコードの最大値.
String ts[MAX_TC + 1]; // トークンの内容(文字列)を記憶.
int tl[MAX_TC + 1]; // トークンの長さ.
unsigned char tcBuf[(MAX_TC + 1) * 10]; // トークン1つ当たり平均10バイトを想定.
int tcs = 0, tcb = 0;

int var[MAX_TC + 1];	// 変数.

int getTc(String s, int len) → HL-4と同じなので省略

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

int isAlphabetOrNumber(unsigned char c) → HL-2と同じなので省略

int lexer(String s, int tc[]) → HL-2と同じなので省略

int tc[10000];	// トークンコード.

enum { TcSemi = 0, TcDot, TcWiCard, Tc0, Tc1, Tc2, Tc3, Tc4, Tc5, Tc6, Tc7, Tc8, TcBrOpn, TcBrCls, TcSqBrOpn, TcSqBrCls, TcCrBrOpn, TcCrBrCls,
    TcEEq, TcNEq, TcLt, TcGe, TcLe, TcGt, TcPlus, TcMinus, TcAster, TcSlash, TcPerce, TcAnd, TcShr, TcPlPlus, TcEqu,
    TcComma, TcExpr, TcExpr0, TcTmp0, TcTmp1, TcTmp2, TcTmp3, TcTmp4, TcTmp5, TcTmp6, TcTmp7, TcTmp8, TcTmp9 };

char tcInit[] = "; . !!* 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ( ) [ ] { } == != < >= <= > + - * / % & >> ++ = , !!** !!*** _t0 _t1 _t2 _t3 _t4 _t5 _t6 _t7 _t8 _t9";

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

int phrCmp_tc[32 * 100], ppc1, wpc[9], wpc1[9]; // ppc1:一致したフレーズの次のトークンをさす, wpc[]:ワイルドカードのトークンの場所をさす.

int phrCmp(int pid, String phr, int pc) → HL-7と同じなので省略

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

typedef int *IntP; // こう書くと IntP は int * の代わりに使えるようになる.

enum { OpCpy = 0, OpCeq, OpCne, OpClt, OpCge, OpCle, OpCgt, OpAdd, OpSub, OpMul, OpDiv, OpMod, OpAnd, OpShr, 
    OpAdd1, OpNeg, OpGoto, OpJeq, OpJne, OpJlt, OpJge, OpJle, OpJgt, OpLop, OpPrint, OpTime, OpEnd };

IntP ic[10000], *icq; // ic[]:内部コード、icq:ic[]への書き込み用ポインタ.

void putIc(int op, IntP p0, IntP p1, IntP p2, IntP p3) → HL-6と同じなので省略

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

char tmp_flag[10]; // 一時変数の利用状況を管理.

int tmpAlloc() → HL-7と同じなので省略

void tmpFree(int i) → HL-7と同じなので省略

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

int epc, epc1;	// exprのためのpcとpc1.

int exprSub(int priority);	// exprSub1()が参照するので、プロトタイプ宣言.
int expr(int j);

int exprSub1(int i, int priority, int op) → HL-7と同じなので省略

int exprSub(int priority) → HL-7と同じなので省略

int expr(int j) → HL-7と同じなので省略

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// → ここから下は全部HL-8で新規追加(ここより上は一切変化なし)

enum { IfTrue = 0, IfFalse = 1 };

void ifgoto(int i, int not, int label)
{
    int j = wpc[i];
    if (j + 3 == wpc1[i] && TcEEq <= tc[j + 1] && tc[j + 1] <= TcGt) { // 条件式の長さが3トークンで、真ん中が比較演算子だったら.
        putIc(((tc[j + 1] - TcEEq) ^ not) + OpJeq, &var[label], &var[tc[j]], &var[tc[j + 2]], 0);
    } else {
        i = expr(i);
        putIc(OpJne - not, &var[label], &var[i], &var[Tc0], 0);
        tmpFree(i);
    }
}

int tmpLabelNo;

int tmpLabelAlloc()
{
    char s[10];
    sprintf(s, "_l%d", tmpLabelNo);
    tmpLabelNo++;
    return getTc(s, strlen(s));
}

#define BInfSiz		10

int binf[BInfSiz * 100], bd, lbd; // binf:block-info, bd:block-depth, lbd:loop-block-depth

enum { BlkIf = 1, BlkFor };
enum { IfLabel0 = 1, IfLabel1 };
enum { ForLopBgn = 1, ForCont, ForBrk, ForLbd0, ForWpc01, ForWpc11, ForWpc02, ForWpc12 };

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// → HL-8での新規追加の範囲終了

int compile(String s)
{
!   int pc, pc1, i, j;
!   IntP *icq1, *icp;
    pc1 = lexer(s, tc);
    tc[pc1++] = TcSemi;	// 末尾に「;」を付け忘れることが多いので、付けてあげる.
    tc[pc1] = tc[pc1 + 1] = tc[pc1 + 2] = tc[pc1 + 3] = TcDot;	// エラー表示用のために末尾にピリオドを登録しておく.
    icq = ic;
    for (i = 0; i < 10; i++) { ・// 一時変数をすべて未使用にする.
        tmp_flag[i] = 0;
    }
+   tmpLabelNo = 0;
+   bd = lbd = 0;
    for (pc = 0; pc < pc1; ) { // コンパイル開始.
!       int e0 = 0, e2 = 0;
        if (phrCmp( 1, "!!*0 = !!*1;", pc)) { // 単純代入.
            putIc(OpCpy,  &var[tc[wpc[0]]], &var[tc[wpc[1]]], 0, 0);
        } else if (phrCmp(10, "!!*0 = !!*1 + 1; if (!!*2 < !!*3) goto !!*4;", pc) && tc[wpc[0]] == tc[wpc[1]] && tc[wpc[0]] == tc[wpc[2]]) {
            putIc(OpLop, &var[tc[wpc[4]]], &var[tc[wpc[0]]], &var[tc[wpc[3]]], 0);
        } else if (phrCmp( 9, "!!*0 = !!*1 + 1;", pc) && tc[wpc[0]] == tc[wpc[1]]) {  // 高速化のために+1専用の命令を用意(せこくてすみません).
            putIc(OpAdd1, &var[tc[wpc[0]]], 0, 0, 0);
        } else if (phrCmp( 2, "!!*0 = !!*1 + !!*2;", pc)) {  // 加算.
            putIc(OpAdd,  &var[tc[wpc[0]]], &var[tc[wpc[1]]], &var[tc[wpc[2]]], 0);
        } else if (phrCmp( 3, "!!*0 = !!*1 - !!*2;", pc)) {  // 減算.
            putIc(OpSub,  &var[tc[wpc[0]]], &var[tc[wpc[1]]], &var[tc[wpc[2]]], 0);
        } else if (phrCmp( 4, "print !!**0;", pc)) { // print.
            e0 = expr(0);
            putIc(OpPrint, &var[e0], 0, 0, 0);
        } else if (phrCmp( 0, "!!*0:", pc)) {	// ラベル定義命令.
            var[tc[wpc[0]]] = icq - ic;	// ラベルに対応するicqを記録しておく.
        } else if (phrCmp( 5, "goto !!*0;", pc)) { // goto.
!           putIc(OpGoto, &var[tc[wpc[0]]], &var[tc[wpc[0]]], 0, 0); // OpGotoの仕様変更.
!       } else if (phrCmp( 6, "if (!!**0) goto !!*1;", pc)) {
!           ifgoto(0, IfTrue, tc[wpc[1]]);
        } else if (phrCmp( 7, "time;", pc)) {
            putIc(OpTime, 0, 0, 0, 0);
+       } else if (phrCmp(11, "if ( !!**0 ) {", pc)) {	// 	ブロックif.
+           bd += BInfSiz;
+           binf[bd] = BlkIf;
+           binf[bd + IfLabel0] = tmpLabelAlloc(); // 条件不成立のときの飛び先.
+           binf[bd + IfLabel1] = 0;
+           ifgoto(0, 1, binf[bd + IfLabel0]); // 条件を満たさなければ、binf[bd + IfLabel0]へgotoする.
+       } else if (phrCmp(12, "} else {", pc) && binf[bd] == BlkIf) {
+           binf[bd + IfLabel1] = tmpLabelAlloc(); // else節の終端.
+           putIc(OpGoto, &var[binf[bd + IfLabel1]], &var[binf[bd + IfLabel1]], 0, 0);
+           var[binf[bd + IfLabel0]] = icq - ic;	// ラベルに対応するicqを記録しておく.
+       } else if (phrCmp( 13, "}", pc) && binf[bd] == BlkIf) {
+           if (binf[bd + IfLabel1] == 0) {
+               var[binf[bd + IfLabel0]] = icq - ic;	// ラベルに対応するicqを記録しておく.
+           } else {
+               var[binf[bd + IfLabel1]] = icq - ic;	// ラベルに対応するicqを記録しておく.
+           }
+           bd -= BInfSiz;
+       } else if (phrCmp(14, "for (!!***0; !!***1; !!***2) {", pc)) {	// for文
+           bd += BInfSiz;
+           binf[bd] = BlkFor; // ブロックのタイプ.
+           binf[bd + ForLopBgn] = tmpLabelAlloc(); // ループの頭に戻る用.
+           binf[bd + ForCont  ] = tmpLabelAlloc(); // continue用.
+           binf[bd + ForBrk   ] = tmpLabelAlloc(); // break用.
+           binf[bd + ForLbd0  ] = lbd; // 古い値を保存.
+           binf[bd + ForWpc01 ] = wpc [1];
+           binf[bd + ForWpc11 ] = wpc1[1];
+           binf[bd + ForWpc02 ] = wpc [2];
+           binf[bd + ForWpc12 ] = wpc1[2];
+           lbd = bd;
+           e0 = expr(0);
+           if (wpc[1] < wpc1[1]) {	// !!***1に何らかの式が書いてあった.
+               ifgoto(1, IfFalse, binf[bd + ForBrk]); // 最初から条件不成立ならbreakへ.
+           }
+           var[binf[bd + ForLopBgn]] = icq - ic;	// ラベルに対応するicqを記録しておく.
+       } else if (phrCmp(15, "}", pc) && binf[bd] == BlkFor) {
+           var[binf[bd + ForCont]] = icq - ic;	// ラベルに対応するicqを記録しておく.
+           i = binf[bd + ForWpc01];
+           j = binf[bd + ForWpc02];
+           if (i + 3 == binf[bd + ForWpc11] && j + 2 == binf[bd + ForWpc12] && tc[i] == tc[j] && tc[i + 1] == TcLt && tc[j + 1] == TcPlPlus) {
+               // !!***1が「i < ?」かつ、!!***2が「i++」だったら(変数名はiじゃなくてもいいけど、共通である必要がある).
+               putIc(OpLop, &var[binf[bd + ForLopBgn]], &var[tc[i]], &var[tc[i + 2]], 0);
+           } else {
+               wpc [1] = binf[bd + ForWpc01];
+               wpc1[1] = binf[bd + ForWpc11];
+               wpc [2] = binf[bd + ForWpc02];
+               wpc1[2] = binf[bd + ForWpc12];
+               e2 = expr(2);
+               if (wpc[1] < wpc1[1]) {	// !!***1に何らかの式が書いてあった.
+                   ifgoto(1, IfTure, binf[bd + ForLopBgn]);
+               } else {
+                   putIc(OpGoto, &var[binf[bd + ForLopBgn]], &var[binf[bd + ForLopBgn]], 0, 0);
+               }
+           }
+           var[binf[bd + ForBrk]] = icq - ic;	// ラベルに対応するicqを記録しておく.
+           lbd = binf[bd + ForLbd0]; // 以前の値を復元.
+           bd -= BInfSiz;
+       } else if (phrCmp(16, "continue;", pc) && lbd > 0) {
+           putIc(OpGoto, &var[binf[lbd + ForCont]], &var[binf[lbd + ForCont]], 0, 0);
+       } else if (phrCmp(17, "break;", pc) && lbd > 0) {
+           putIc(OpGoto, &var[binf[lbd + ForBrk ]], &var[binf[lbd + ForBrk ]], 0, 0);
+       } else if (phrCmp(18, "if ( !!**0 ) continue;", pc) && lbd > 0) {
+           ifgoto(0, IfTrue, binf[lbd + ForCont]);
+       } else if (phrCmp(19, "if ( !!**0 ) break;", pc) && lbd > 0) {
+           ifgoto(0, IfTrue, binf[lbd + ForBrk ]);
        } else if (phrCmp( 8, "!!***0;", pc)) {	// これはかなりマッチしやすいので最後にする.
            e0 = expr(0);
        } else
            goto err;
        tmpFree(e0);
+       tmpFree(e2);
!       if (e0 < 0 || e2 < 0) goto err;
        pc = ppc1;
    }
+   if (bd > 0) {
+       printf("block nesting error (bd=%d, lbd=%d, pc=%d, pc1=%d\n", bd, lbd, pc, pc1);
+       return -1;
+   }
    putIc(OpEnd, 0, 0, 0, 0);
    icq1 = icq;
    for (icq = ic; icq < icq1; icq += 5) {  // goto先の設定.
        i = (int) icq[0];
        if (OpGoto <= i && i <= OpLop) {
+           icp = *icq[1] + ic;
+           while ((int) icp[0] == OpGoto) {  // 飛び先がOpGotoだったら、さらにその先を読む(最適化).
+               icp = *icp[2] + ic;
+           }
!           icq[1] = (IntP) icp;
        }
    }
    return icq1 - ic;
err:
    printf("syntax error : %s %s %s %s\n", ts[tc[pc]], ts[tc[pc + 1]], ts[tc[pc + 2]], ts[tc[pc + 3]]);
    return -1;
}

void exec()
{
    (中略)
+       case OpJge:  if (*icp[2] >= *icp[3]) { icp = (IntP *) icp[1]; continue; } icp += 5; continue;
+       case OpJle:  if (*icp[2] <= *icp[3]) { icp = (IntP *) icp[1]; continue; } icp += 5; continue;
+       case OpJgt:  if (*icp[2] >  *icp[3]) { icp = (IntP *) icp[1]; continue; } icp += 5; continue;
    (中略)
}

int run(String s) → HL-6と同じなので省略

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

int main(int argc, const char **argv) → HL-5と同じなので省略
  • トータルの行数は557行になっています。
  • 後で説明しますが、ブロックifとfor文を入れただけではなく、OpGotoの最適化の追加や、今までサボっていたOpJge, OpJle, OpJgtの追加もしました。

  • HL-8では普通にブロックifが使えます。なお、中の文が1文だけでも { } は省略できません。
    if (a < 10) {
        a = 10;
    }
  • elseも使えます。でもやっぱり { } は省略できません。
    if (a < 20) {
        c = c + 1;
    } else {
        d = d + 1;
    }
  • 面倒になってきたので例は出しませんが、if文の中にif文を入れることもできます。
  • 今まで if ~ goto しかなかったので、ラベルを連発しなければいけませんでした。でももうそういうことがありません。
  • for文も使えます。しかしこれも { } は省略できません。
    for (i = 0; i < 10; i++) {
        print i;
    }

(2) HL-8の簡単な説明

  • 今回からは、HL-8で新規に追加されたもの、変更を加えた部分のみ説明します(長くなってきたので)。
  • 関数:
    • void ifgoto(int i, int not, int label)
      • 条件式wpc[i]を評価して、その結果に応じてlabel(トークンコード)に分岐するコードを内部コードに出力します。
      • notはフラグで、IfTrueの場合は、条件が成立した場合に分岐させます。IfFalseの場合は、条件が不成立の場合に分岐させます。
    • int tmpLabelAlloc()
      • 一時ラベル(一時変数のラベル版)を発行してトークンコードで返します。
      • 一時ラベルは使い終わった後に再利用するということはないので、Freeはありません。
  • 変数:
    • int tmpLabelNo
      • 一時ラベルのラベル名を重複なく生成するための通し番号です。
    • int binf[], bd, lbd;
      • binf[]はblock-info.で、つまりコードブロックの情報です。bdはblock-depthで、ブロックの深さ、lbdはループ命令(今はforしかないですが)のbdです。
      • bdやlbdは1ずつ増減するのではなく、BInfSizずつ増減します。
      • binf[bd]は今のコードブロックが何のコードブロックなのかを表します。現状では、BlkIfかBlkForしかありません。
      • binf[bd - BInfSiz]は今のコードブロックの1つ外側、binf[bd - BInfSiz * 2]は今のコードブロックの2つ外側の情報になります。
      • より詳しい情報は、binf[bd + 1~]に入っています。
      • こういう変数がないと、ソースコード中に「 } 」があっても、ifの終わりなのか、forの終わりなのか、すぐには判断できなくなってしまいます。

(3) ブロックif文について

  • ブロックif文のためにcompile()に追加された部分を中心に説明します。
  • まず HL-8 では、ブロックif文を次のように変換することで、実現しています。
  • [1] if (条件式) { コードブロック#1 } の場合:
        if (!条件式) goto _tmpLabel0;
        コードブロック#1
    _tmpLabel0:
  • [2] if (条件式) { コードブロック#1 } else { コードブロック#2 } の場合:
        if (!条件式) goto _tmpLabel0;
        コードブロック#1
        goto _tmpLabel1;
    _tmpLabel0:
        コードブロック#2;
    _tmpLabel1:
  • この基本方針がわかれば、あとはそれほど難しくはありません。
  • compile()の中を見ていきます。
} else if (phrCmp(11, "if ( !!**0 ) {", pc)) {	// 	ブロックif.
    bd += BInfSiz;
    binf[bd] = BlkIf;
    binf[bd + IfLabel0] = tmpLabelAlloc(); // 条件不成立のときの飛び先.
    binf[bd + IfLabel1] = 0;
    ifgoto(0, 1, binf[bd + IfLabel0]); // 条件を満たさなければ、binf[bd + IfLabel0]へgotoする.
  • ブロックif文が現れたら、新しいコードブロックが始まるので、binf[]を準備します。
  • そして_tmpLabel0を準備します。
  • 最後に「if (!条件式) goto _tmpLabel0;」に相当する内部コードをifgoto()で生成します。
} else if (phrCmp(12, "} else {", pc) && binf[bd] == BlkIf) {
    binf[bd + IfLabel1] = tmpLabelAlloc(); // else節の終端.
    putIc(OpGoto, &var[binf[bd + IfLabel1]], &var[binf[bd + IfLabel1]], 0, 0);
    var[binf[bd + IfLabel0]] = icq - ic;	// ラベルに対応するicqを記録しておく.
  • 「 } else { 」が来たら、これは上記の[2]の場合に相当します。
  • _tmpLabel1も必要になるのでそれを準備したのち、goto _tmpLabel1;を出力します。
    • ここで、OpGotoの仕様が変わって、飛び先を二度指定するようになっています。なぜそうしなければいけないかは後で説明します。
  • そして、_tmpLabel0のラベルはここだよと宣言します。
  • これで「 } else { 」の処理はおしまいです。
} else if (phrCmp( 13, "}", pc) && binf[bd] == BlkIf) {
    if (binf[bd + IfLabel1] == 0) {
        var[binf[bd + IfLabel0]] = icq - ic;	// ラベルに対応するicqを記録しておく.
    } else {
        var[binf[bd + IfLabel1]] = icq - ic;	// ラベルに対応するicqを記録しておく.
    }
    bd -= BInfSiz;
  • ブロックif文のコードブロックを閉じたときの処理です。
  • これは[1]の場合と[2]の場合とで異なります。
  • [1]の場合は、「_tmpLabel0:」の処理をやります。
  • [2]の場合は、「_tmpLabel1:」の処理をやります。
  • 最後にbdをBInfSizだけ減じて、コードブロックを終了します。

(4) for文について

  • 上記のブロックif文と似たような方法で、for文も実現しています。
  • for文の変換は次のようにしています。
  • for(式0; 条件式; 式2) { コードブロック }
        式0;
        if (!条件式) goto _tmpLabel2; // 最初から条件が成立していなければ、ループに入らない.
    _tmpLabel0:
        コードブロック;
    _tmpLabel1: // continue命令が来たらここに行かせる.
        式2;
        if (条件式) goto _tmpLabel0;
    _tmpLabel2:
  • この基本方針がわかれば、あとはそれほど難しくはありません。
  • compile()の中を見ていきます。
} else if (phrCmp(14, "for (!!***0; !!***1; !!***2) {", pc)) {	// for文
    bd += BInfSiz;
    binf[bd] = BlkFor; // ブロックのタイプ.
    binf[bd + ForLopBgn] = tmpLabelAlloc(); // ループの頭に戻る用.
    binf[bd + ForCont  ] = tmpLabelAlloc(); // continue用.
    binf[bd + ForBrk   ] = tmpLabelAlloc(); // break用.
    binf[bd + ForLbd0  ] = lbd; // 古い値を保存.
    binf[bd + ForWpc01 ] = wpc [1];
    binf[bd + ForWpc11 ] = wpc1[1];
    binf[bd + ForWpc02 ] = wpc [2];
    binf[bd + ForWpc12 ] = wpc1[2];
    lbd = bd;
    e0 = expr(0);
    if (wpc[1] < wpc1[1]) {	// !!***1に何らかの式が書いてあった.
        ifgoto(1, IfFalse, binf[bd + ForBrk]); // 最初から条件不成立ならbreakへ.
    }
    var[binf[bd + ForLopBgn]] = icq - ic;	// ラベルに対応するicqを記録しておく.
  • for文では、あとで(=コードブロックを閉じるときに)条件式や式2の部分を利用するので、それらも全部binf[]にしまっておきます。
  • 「e0 = expr(0);」で 式0 の部分を内部コードとして出力させます。
  • そして条件式に何か書いてあれば、条件不成立時にはループに侵入しないようにします。
  • 最後に _tmpLabel0: に相当する処理をしています。
} else if (phrCmp(15, "}", pc) && binf[bd] == BlkFor) {
    var[binf[bd + ForCont]] = icq - ic;	// ラベルに対応するicqを記録しておく.
    i = binf[bd + ForWpc01];
    j = binf[bd + ForWpc02];
    if (i + 3 == binf[bd + ForWpc11] && j + 2 == binf[bd + ForWpc12] && tc[i] == tc[j] && tc[i + 1] == TcLt && tc[j + 1] == TcPlPlus) {
        // !!***1が「i < ?」かつ、!!***2が「i++」だったら(変数名はiじゃなくてもいいけど、共通である必要がある).
        putIc(OpLop, &var[binf[bd + ForLopBgn]], &var[tc[i]], &var[tc[i + 2]], 0);
    } else {
        wpc [1] = binf[bd + ForWpc01];
        wpc1[1] = binf[bd + ForWpc11];
        wpc [2] = binf[bd + ForWpc02];
        wpc1[2] = binf[bd + ForWpc12];
        e2 = expr(2);
        if (wpc[1] < wpc1[1]) {	// !!***1に何らかの式が書いてあった.
            ifgoto(1, IfTrue, binf[bd + ForLopBgn]);
        } else {
            putIc(OpGoto, &var[binf[bd + ForLopBgn]], &var[binf[bd + ForLopBgn]], 0, 0);
        }
    }
    var[binf[bd + ForBrk]] = icq - ic;	// ラベルに対応するicqを記録しておく.
    lbd = binf[bd + ForLbd0]; // 以前の値を復元.
    bd -= BInfSiz;
  • これはfor文のコードブロックを閉じるときの処理です。
  • ちょっと長くなっていますが、これはOpLopが使える場合には使ってやろうとして、そのせいでややこしくなっています。
  • OpLopを使わない、一般の場合の処理を見れば、「 _tmpLabel1: 」したあとで、「e2 = expr(2);」で 式2 を内部コードに変換し、さらに条件式を評価させて _tmpLabel0 に条件分岐させています。
  • そして最後に「 _tmpLabel2: 」しています。
} else if (phrCmp(16, "continue;", pc) && lbd > 0) {
    putIc(OpGoto, &var[binf[lbd + ForCont]], &var[binf[lbd + ForCont]], 0, 0);
} else if (phrCmp(17, "break;", pc) && lbd > 0) {
    putIc(OpGoto, &var[binf[lbd + ForBrk ]], &var[binf[lbd + ForBrk ]], 0, 0);
  • これはcontinue文とbreak分です。どちらもOpGotoで無条件分岐しています。
 } else if (phrCmp(18, "if ( !!**0 ) continue;", pc) && lbd > 0) {
     ifgoto(0, IfTrue, binf[lbd + ForCont]);
 } else if (phrCmp(19, "if ( !!**0 ) break;", pc) && lbd > 0) {
     ifgoto(0, IfTrue, binf[lbd + ForBrk ]);
  • これは条件付きのcontinueとbreak;です。ifgotoで処理しています。

(5) OpGoto最適化について

  • 無条件分岐、もしくは条件分岐で、飛び先がいきなり無条件分岐になっている場合があります。
  • たとえばこれです。
    i = 0;
    for (;;) {
        i = i + 1;
        if (i > 100) break;
        if (i % 7 == 0) {
            print i;
        ]
    }
  • これはそのままでは以下のような感じに読み替えられて内部コードに変換されます。
        i = 0;
    _t0:
        i = i + 1;
        if (i > 100) goto _t2;
        if (i % 7 == 0) goto _t1;
        print i;
    _t1:
        goto _t0;
    _t2:
  • ここで、goto _t1;の部分が気になります。なぜなら、goto _t1;すると直ちにgoto _t0;するからです。それならgoto _t1;の部分をgoto _t0;に読み替えてしまったほうが動作は高速になります。
  • そういう最適化をやろうというのが、ここでの目標です。
  • [1] putIc(OpGoto, A, 0, 0, 0); を putIc(OpGoto, A, A, 0, 0); に変更しました。
  • [2] compile()の最後の「goto先の設定」を以下のように改造しました。
        for (icq = ic; icq < icq1; icq += 5) {  // goto先の設定.
            i = (int) icq[0];
            if (OpGoto <= i && i <= OpLop) {
    +           icp = *icq[1] + ic;
    +           while ((int) icp[0] == OpGoto) {  // 飛び先がOpGotoだったら、さらにその先を読む(最適化).
    +               icp = *icp[2] + ic;
    +           }
    !           icq[1] = (IntP) icp;
            }
        }
  • これはつまり、goto先がOpGotoだったら、その飛び先を取得するようにしているだけです。
  • その先がOpGotoならさらにそれも取得しますし、さらに先も見ます。OpGotoの連鎖が終わるまで全部たどります。
  • OpGotoのicp[2]は本来は不要なのですが、icp[1]の部分は途中で書き換えてしまって、追跡に使えなくなってしまうので、icp[2]のほうにある壊されることのないポインタを使ってたどるようにしています。

(6) ifgoto()の仕組みについて

  • これは短くて簡単な関数ではありますが、説明があったほうがいいかもしれないと思ったので書きます。
    void ifgoto(int i, int not, int label)
    {
        int j = wpc[i];
        if (j + 3 == wpc1[i] && TcEEq <= tc[j + 1] && tc[j + 1] <= TcGt) { // 条件式の長さが3トークンで、真ん中が比較演算子だったら.
            putIc(((tc[j + 1] - TcEEq) ^ not) + OpJeq, &var[label], &var[tc[j]], &var[tc[j + 2]], 0);
        } else {
            i = expr(i);
            putIc(OpJne - not, &var[label], &var[i], &var[Tc0], 0);
            tmpFree(i);
        }
    }
  • まずnot=0、つまりIfTrueを指定した場合だけを考えます。
  • すると、条件式の長さが3で、かつ真ん中が比較演算子の場合は、TcEEq~TcGtがそのままOpJeq~OpJgtになります(^0という演算は何もしないのと同じなので)。
  • そしてそれ以外の場合は、式をexpr(i);で評価した後で、その結果がTc0と比較されて、OpJneで条件分岐することになります。
  • 「式の値がゼロでなければ分岐せよ」なので、これでいいわけです。
  • では今度はnot=1、つまりIfFalseを指定した場合だけを考えます。
  • 条件式の長さが3で、かつ真ん中が比較演算子の場合、
    真ん中の比較演算子(=tc[j+1])tc[j+1]-TcEEq(→A値)A値^1(→B値)B値+OpJeq
    TcEEq(==)01OpJne(!=)
    TcNEq(!=)10OpJeq(==)
    TcLt (< )23OpJge(>=)
    TcGe (>=)32OpJlt(< )
    TcLe (<=)45OpJgt(> )
    TcGt (> )54OpJle(<=)
  • とまあこんな風に計算されるおかげで、ちゃんと期待通り条件が不成立の時に分岐するようになります。
  • それ以外の条件式の時は、OpJne-notがOpJeqになるので、式の値が0のときだけ分岐するようになり、これも期待通りになります。

次回に続く

  • 次回: a21_txt01_8a
    • 次回は配列のサポートがメインです。

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Last-modified: 2021-03-16 (火) 09:26:41 (28d)