a21_txt02_5a のバックアップ(No.2)

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「10日くらいでできる！プログラミング言語自作入門」の続編#1-5a

(by K, 2021.04.27)

(1) HL-15a

HL-15まででは、整数の定数があってもそれはすべて変数扱いになっていました。しかしx86は整数の定数を高速かつコンパクトに扱う命令をたくさん持っています。HL-15aではそれに対応させたいと思います。

[1]optimizerX86()関数を以下のものと差し替え

unsigned char *icq0, *icq1, *icqSet;

int isConst(int i)
{
    if ('0' <= ts[i][0] && ts[i][0] <= '9') return 1;
    return 0;
}

int isConstM(unsigned char *p)
{
    if ((*p & 0xc7) != 0x05) return 0;
    return isConst(((AInt *) get32(p + 1)) - var);
}

int getConstM(unsigned char *p)
{
    return *((AInt *) get32(p + 1));
}

void putIcX86(String s, IntP p0, IntP p1, IntP p2, IntP p3); // プロトタイプ宣言.

void optimizerX86()
{
    int i;
    if (icq0 != icq) {
        if (icq0[0] == 0x0f && 0x90 <= icq0[1] && icq0[1] <= 0x9f) {	// SETcc
            icqSet = icq0;
        }
+       if (icq0[0] == 0x8b && isConstM(&icq0[1])) { // 8b.
+           int reg = (icq0[1] >> 3) & 7, i = getConstM(&icq0[1]);
+           icq = icq0;
+           if (i == 0) { putIcX86("31_%0c", (IntP) (reg * 9 + 0xc0), 0, 0, 0); }
+           else        { putIcX86("%0c_%1i", (IntP) (reg + 0xb8), (IntP) i, 0, 0); }
+       }
+       if (icq0[0] <= 0x3f && (icq0[0] & 7) == 3 && isConstM(&icq0[1])) { // 03, 0b, 13, 1b, 23, 2b, 33, 3b.
+           int reg = (icq0[1] >> 3) & 7, i = getConstM(&icq0[1]);
+           icq = icq0;
+           if (-0x80 <= i && i <= 0x7f) { putIcX86("83_%0c_%1c", (IntP) ((icq0[0] & 0x38) + reg + 0xc0), (IntP) i, 0, 0); }
+           else                         { putIcX86("81_%0c_%1i", (IntP) ((icq0[0] & 0x38) + reg + 0xc0), (IntP) i, 0, 0); }
+       }
+       if (icq0[0] == 0x0f && icq0[1] == 0xaf && isConstM(&icq0[2])) { // 0f_af.
+           int reg = (icq0[2] >> 3) & 7, i = getConstM(&icq0[2]);
+           icq = icq0;
+           if (-0x80 <= i && i <= 0x7f) { putIcX86("6b_%0c_%1c", (IntP) (reg * 9 + 0xc0), (IntP) i, 0, 0); }
+           else                         { putIcX86("69_%0c_%1i", (IntP) (reg * 9 + 0xc0), (IntP) i, 0, 0); }
+       }
+       if (icq0[0] == 0x83 && (icq0[1] & 0xf8) == 0xc0 && icq0[2] == 1) { // ADD 1 → INC.
+           icq = icq0;
+           putIcX86("%0c", (IntP) ((icq0[1] & 7) + 0x40), 0, 0, 0);
+       }
+       if (icq0[0] == 0x83 && (icq0[1] & 0xf8) == 0xe8 && icq0[2] == 1) { // SUB 1 →DEC.
+           icq = icq0;
+           putIcX86("%0c", (IntP) ((icq0[1] & 7) + 0x48), 0, 0, 0);
+       }
+       if (icq0[0] == 0x83 && (icq0[1] & 0xf8) == 0xf8 && icq0[2] == 0) { // CMP 0 → TEST.
+           icq = icq0;
+           putIcX86("85_%0c", (IntP) ((icq0[1] & 7) * 9 + 0xc0), 0, 0, 0);
+       }
        if (icq0[0] == 0x8b && icq1 != 0 && icq1[0] == 0x89 && icq0[1] == 0x05 && icq1[1] == 0x05 && get32(icq0 + 2) == get32(icq1 + 2)) {
            icq = icq0;	// 	8b命令は削除.
            i = (IntP) get32(icq1 + 2) - var;
            if (TcTmp0 <= i && i <= TcTmp9) {
                icq = icq1;	// 89命令も削除.
            }
        }
        icq1 = icq0;
        icq0 = icq;
    }
    if (icqSet + 14 == icq && memcmp(&icqSet[2], "\xc0\x0f\xb6\xc0\x85\xc0\x0f", 7) == 0 && 0x84 <= icqSet[9] && icqSet[9] <= 0x85) {
        memcpy(&icqSet[2], &icqSet[10], 4);
        icqSet[1] -= 0x10;	// SETcc → Jcc.
        if (icqSet[9] == 0x84) {
            icqSet[1] ^= 1; // 条件反転.
        }
        icq0 = icq = icqSet + 6;
        icq1 = icqSet = 0;
        jmps[jp - 1] = icq - 4 - ic;
    }
}

[2]defLabel()関数を以下のものと差し替え

int align;

void defLabel(int i)
{
+   if (align > 0) {
+       int j = (icq - ic) & 15;	// 0-15.
+       if (j > 0 && j <= 7) {
+           putIcX86("66_0f_1f_84_00_00_00_00_00", 0, 0, 0, 0);
+           j = (j + 9) & 15;
+       }
+       if (j > 0) {	// 8-15.
+           static char *table[8] = {
+               "0f_1f_84_00_00_00_00_00", "0f_1f_80_00_00_00_00",
+               "66_0f_1f_44_00_00", "0f_1f_44_00_00", "0f_1f_40_00", "0f_1f_00", "66_90", "90"
+           };
+           putIcX86(table[j - 8], 0, 0, 0, 0);
+       }
+       align--;
+   }
    var[i] = icq - ic;
    icq1 = icqSet = 0;
}

[3]compile()関数に以下を追加

+       } else if (phrCmp(39, "align();", pc)) {
+           align = 1;
+       } else if (phrCmp(40, "align(!!*0);", pc)) {
+           align = var[tc[wpc[0]]];

以上すべての改造を終えると、プログラムは1012行になります。

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(2) プログラムの説明

isConst()関数
```
int isConst(int i)
{
    if ('0' <= ts[i][0] && ts[i][0] <= '9') return 1;
    return 0;
}
```
- これは、トークンコード（トークン番号）を渡すと、それが定数か変数なのか判別します。文字列リテラルの場合も定数なので、そこも判定すればもっといいのですが、今は手抜きでそこまではやっていません。
isConstM()関数
```
int isConstM(unsigned char *p)
{
    if ((*p & 0xc7) != 0x05) return 0;
    return isConst(((AInt *) get32(p + 1)) - var);
}
```
- これは%mの部分のポインタを渡すと、その引数が定数を指しているのか、それ以外なのかをチェックします。
getConstM()関数
```
int getConstM(unsigned char *p)
{
    return *((AInt *) get32(p + 1));
}
```
- 定数だった場合に、その定数値を受け取ります。

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(3) 成果の比較

上記みたいなのはすごく特別でレアケースなのか、それともよくあるメジャーケースなのか、たぶん簡単には判断できないと思うので、いくつかのプログラムでcodedumpしてバイト数を比較してみました。
サイズが小さくなったからいいとか悪いとかではなく、「サイズが小さくなった＝それだけ適用された」ということだと考えてください。

	HL-13a	HL-14	HL-14a	HL-15	HL-15a
mandel.c	1087	1007	942	804	726
maze.c	2192	2192	2192	1914	1685
kcube.c	4623	4623	4623	3779	3583
invader.c	3260	3260	3260	2774	2435

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次回に続く

次回: a21_txt02_6

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