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13-处理其他原子类型.md

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构建JVM语言 - Enkel

【第十四节】：处理其他原子类型


原文


源码

这个项目的源码可以从Github仓库中进行克隆。

新增的类型

迄今为止，Enkel只支持整型和字符串类型。是时候该添加其他原子类型了。这一步对于即将添加的面向对象功能的编译器来说也十分有必要（到目前为止，不能创建除String之外的其他对象）。

相同指令的多个版本，让我们对其进行概括

有许多字节码指令，它们之间的区别仅在于类型。让我们以返回指令为例：

  • return - 从函数中返回
  • ireturn - 从函数中返回整型值（从栈顶弹出）
  • freturn - 返回单精度浮点值
  • dreturn - 返回双精度浮点值
  • lreturn - 返回长整型
  • areturn - 返回引用类型

在介绍字节码指令的每个章节中为每种类型添加示例可能会很诱人（tempting），但是，这会造成糟糕的论断（awful ifology）- 我们不希望这样，因此我决定创建一个TypeSpecificOpcodes枚举，该枚举分别存储每种类型的操作码，并且可由Type枚举访问：

public enum TypeSpecificOpcodes { 

    INT (ILOAD, ISTORE, IRETURN,IADD,ISUB,IMUL,IDIV), //values (-127,127) - one byte.
    LONG (LLOAD, LSTORE, LRETURN,LADD,LSUB,LMUL,LDIV),
    FLOAT (FLOAD, FSTORE, FRETURN,FADD,FSUB,FMUL,FDIV),
    DOUBLE (DLOAD, DSTORE, DRETURN,DADD,DSUB,DMUL,DDIV),
    VOID(ALOAD, ASTORE, RETURN,0,0,0,0),
    OBJECT (ALOAD,ASTORE,ARETURN,0,0,0,0);

    TypeSpecificOpcodes(int load, int store, int ret, int add, int sub, int mul, int div) {
        //assign each parameter to the field
    }
    
    //getters
}

到目前为止，使用的指令为：

  • load - 加载变量
  • store - 存储变量
  • ret - 返回值
  • add - 将栈顶的两个值相加
  • sub - 将栈顶的两个值相减
  • mul - 将栈顶的两个值相乘
  • div - 将栈顶的两个值相除

TypeSpecificOpcodes在BultInType枚举中使用：

public enum BultInType implements Type {
    BOOLEAN("bool",boolean.class,"Z", TypeSpecificOpcodes.INT),
    
    //other members
    
    BultInType(String name, Class<?> typeClass, String descriptor, TypeSpecificOpcodes opcodes) {
        //assign to fields
    }
    
    @Override
    public int getMultiplyOpcode() {
        return opcodes.getMultiply();
    }
}

当两个值相乘时，不需要为表达式类型查找指定的操作码 - Type枚举已经知道了。方法很简单：

public void generate(Multiplication expression) {
    evaluateArthimeticComponents(expression);
    Type type = expression.getType();
    methodVisitor.visitInsn(type.getMultiplyOpcode());
}

示例

下面的Enkel类：

main(string[] args) {
    var stringVar = "str"
    var booleanVar = true
    var integerVar = 2745 + 33
    var doubleVar = 2343.05
    var sumOfDoubleVars =  23.0 + doubleVar
}

编译后生成的字节码如下：

kuba@kuba-laptop:~/repos/Enkel-JVM-language$ javap -c AllPrimitiveTypes.class 
public class AllPrimitiveTypes {
  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: ldc           #8                  // String str
       2: astore_1                          //store it variable
       3: ldc           #9                  // int 1 - bool values are represented as ints in JVM
       5: istore_2                          //store as int 
       6: ldc           #10                 // int 2745 
       8: ldc           #11                 // int 33
      10: iadd                              // iadd - add integers
      11: istore_3                          //store result in integer varaible
      12: ldc           #12                 // float 2343.05f 
      14: fstore        4                   //store in float variable
      16: ldc           #13                 // float 23.0f 
      18: fload         4                   //load integer varaible (from index 4)
      20: fadd                              //add float variables
      21: fstore        5                   //store float result
      23: return
}

如你所见，指令的操作码与与语句/表达式预期的类型相对应。