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statement-lowering.md

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statement-lowering.md

File metadata and controls

251 lines (161 loc) · 4.77 KB

Statement lowering

本文件解剖 BCause 如何把 B statement 降成 labels、jumps 與 expression side effects。

總覽

statement() 是 compiler 控制流 lowering 的中心。

它同時負責：

  • block scope
  • labels / goto
  • return
  • if / else
  • while
  • switch / case
  • extrn
  • auto
  • expression statement

和 expression() 相比，它更像一個 label 管理器和 stack-depth 管理器。

block {} 與 stack_offset

進入 block 時，statement() 先保存：

  • 目前 args->stack_offset
  • block 起始行號

然後反覆解析內部 statement，直到遇到 }。

block 結束時，如果 stack_offset 變了，會 emit：

add $N, %rsp

再把 args->stack_offset 恢復。

這代表：

  • stack storage 會按 block 回收
  • 但 locals list 並沒有真正做 block-level symbol pop

所以這裡是「storage scope 比 symbol scope 更真實」的設計。

null statement

單獨一個 ; 直接被接受，不產生任何 code。

非常樸素，沒有故事。

label 與 goto

label 的 lowering 形式是：

.L.label.<label>.<function>

這讓 label namespace 綁在 function 名上，避免不同函式中同名 label 衝突。

goto name; 則直接生成：

jmp .L.label.name.fn

這裡沒有 CFG、沒有 analysis，就是直跳。很古典。

return

BCause 支援兩種 return：

  • return;
  • return(expr);

bare return 會先：

xor %rax, %rax

然後所有 return 最終都跳到：

.L.return.<fn>

真正的 epilogue 在 function() 末尾統一輸出。

if / else

每個 if 都獲得一個遞增的 stmt_id，生成：

  • .L.else.N
  • .L.end.N

流程很直接：

  1. parse condition
  2. cmp $0, %rax
  3. false -> .L.else.N
  4. then branch
  5. jump .L.end.N
  6. optional else branch
  7. .L.end.N

值得注意的是 else 檢測非常手工：

  • 逐字讀 e l s e
  • 再確認後面不是 alnum

這就是沒有 token stream 的代價之一。

while

每個 while 也拿一個 stmt_id。

生成：

  • .L.start.N
  • .L.end.N

形狀是：

.L.start.N:
	<cond>
	cmp $0, %rax
	je .L.end.N
	<body>
	jmp .L.start.N
.L.end.N:

很標準，也很乾淨。

switch / case

這一組比較有意思。

BCause 的 switch 不是一邊讀 body 一邊立刻 emit compare table，而是分兩段：

  1. 先算 switch expression 到 %rax
  2. 先 jump 去 compare 區
  3. 再解析 statement body，收集 case 值
  4. body 後面再 emit compare/jump table

所以它生成的形狀是：

jmp .L.cmp.N
.L.stmts.N:
	... cases / statements ...
	jmp .L.end.N
.L.cmp.N:
	cmp $case1, %rax
	je .L.case.N.case1
	...
.L.end.N:

case 本身：

  • 只能出現在 switch 內
  • 只能接受數字或 character literal 常量
  • 會把 case value push 到 cases list
  • 生成 .L.case.<switch_id>.<value> label

沒有 default，這點要明確記住。

extrn

extrn 是 function-scope external declaration。

它會：

  1. 解析 identifier list
  2. 檢查是否與現有 local/extrn 重複
  3. strdup() 後 push 到 args->extrns

後續 expression 遇到這些名字時，會當作 RIP-relative external symbol。

auto scalar / vector

auto 的 shape 很有 B 味道。

scalar

scalar local：

  • 加入 locals list
  • stack_offset += 1
  • sub $word_size, %rsp

vector

vector local 不是一塊單純 payload，而是：

  • 一個 pointer slot
  • 後面跟 payload words

所以它會：

  1. 為 vector 宣告一個 local symbol
  2. stack_offset += value + 1
  3. sub $word_size * (value + 1), %rsp
  4. 算出 payload 區地址
  5. 把這個地址存進 pointer slot

這點和 global vector 的模型是呼應的：

vector name 本身代表一個儲存 base pointer 的 word。

alignment

在 auto declaration 完成後，若 stack_offset 是奇數，會再補一個 word，保持 16-byte alignment。

這是為了讓後續函式呼叫仍符合 x86-64 ABI 的對齊假設。

expression statement

如果 token 不是 keyword / label，而是普通 expression，statement() 就把它當 expression statement 解析，然後要求後面必須跟 ;。

identifier-led expression 會先把識別字吃出來，再在不是 label 的情況下逐字 ungetc() 回去，重新交給 expression()。

這種做法很手工，但在這種字元流 parser 裡是合理的。

這一段的味道

statement() 的特點不是演算法精巧，而是非常直接地把控制流圖壓成 label 和 jump。

它沒有 IR builder，沒有 block object，沒有 CFG pass。

它就是：

語法結構
	-> label id
	-> jmp/je
	-> stack depth bookkeeping

非常樸素，但讀起來很有手工編譯器的質感。

關聯源碼

  • src/compiler/compiler.c：statement()。
  • tests/func_test.cpp
  • tests/globals_test.cpp