D Parser 之前：写一个简单的虚拟机

　　最近写了一点儿 D 程序，除了感觉标准库太差之外，没有一个好的 IDE 也是一个很头疼的事，特别是没有智能提示，每次调用一个函数什么的，都要查文档或者直接看源代码，实在是太费劲了。

 

　　所以决定自己尝试写一个支持智能提示的 D 的 IDE。因为 SharpDelelop 比较小，而且它对 C# 的支持也做到了智能提示、窗体编辑器等等，所以决定用它作为主框架，除了智能提示，也许还能加入 DFL 的窗体编辑之类的功能（Entice 做的窗体编辑已经不错了，只是没有事件支持）。目前，已经完成了语法加亮，代码折叠（目前和 notepad++ 一样只是通过大括号匹配来做的），下一步，就是智能提示了，而智能提示就牵涉到语法分析。

 

　　找了几个分析器生成器，试用之后，觉得 Grammatica 还不错，生成的代码比较清晰，调试起来也比较方便。照它的例子写了一个四则运算的分析器，还不错。

 

　　看了一下 D 的语法详细列表，那也不是一般的复杂。所以，决定先写一个简单的语言的分析器、编译器和虚拟机练练手。今天先把虚拟机做了出来。

 

　　这种语言的语法非常简单，姑且称之为 Z 语言吧（还没有细化）：

 

声明语句： int x;        // 只支持 int
赋值语句： x = 1;
条件语句： if(x > 1) { ... } else { ... }
跳转语句： goto lable
标签语句： :lable
输出语句： write(x);        // 只支持 int
注释语句： // ... <eol>

 

　　而虚拟机部分，参照 x86 asm，定义如下：

寄存器：        EAX, EBX, ESP, EIP        // EAX,EBX操作数，ESP堆栈指针，EIP指令指针
内存：          200000B，0B～99999B为堆栈，100000B～199999B为程序
指令：
      为EAX赋值：                       set eax, 1                // 01 01 00 00 00
        将当前堆栈地址变量复制到eax：     mov eax, *esp             // 02
        为EAX赋值：                       set ebx, 1                // 03 01 00 00 00
        将当前堆栈地址变量复制到ebx：     mov ebx, *esp             // 04
        为当前堆栈地址变量赋值eax：       mov *esp, eax             // 05
        为当前堆栈地址变量赋值ebx：       mov *esp, ebx             // 06
        esp 加运算：                      add esp, 1                // 07 01 00 00 00
        eax 加运算：                      add eax, ebx              // 08
        eax大于ebx？结果放eax：           gt                        // 11
        eax大于等于ebx？结果放eax：       gteq                      // 12
        eax等于ebx？结果放eax：           eq                        // 13
        eax bool not：                    not                       // 14
        eax 为非 0 跳转（相对）：         if eax jmp {sp}           // 21 {sp}
        无条件跳转（相对）：              jmb {sp}                  // 22 {sp}
        输出 eax：                        out                       // 31
        结束：                            over                      // ff

  

 　　另外，虚拟机需要能显示寄存器值，显示当前堆栈顶值，显示输出。支持单步执行。

 

　　再写一段小程序，用来验证虚拟机的运行情况，因为只支持 int，所以计算 1 到 100 的和是一个比较合适的小代码段， C 的代码如下：

int n = 0;
for(int i=1; i<=100; i++)
{
    n += i;
}
write(n);

　　Z 语言不支持 for 循环，所以，相应的 Z 代码大体如下：

int n = 0;
int i = 1;
:next
if(i > 100) { goto end; }
n += i;
i++;
goto next;
:end
write(n);

  

　　而根据上面定义的指令集，其相应的汇编代码如下：

 

// esp n, esp+4 i;
// int n = 0;
set eax, 0                               // 01 00 00 00 00
mov *esp, eax                            // 05
// int i = 1;
add esp, 4                               // 07 04 00 00 00
set eax, 1                               // 01 01 00 00 00
mov *esp, eax                            // 05
// :next
// if(i > 100) { goto end; }
mov eax, *esp                            // 02
set ebx, 100                             // 03 64 00 00 00
gt                                       // 11
if eax jmb <end>                         // 21 1B 00 00 00
// n += i;
mov ebx *esp                             // 04
add esp, -4                              // 07 FC FF FF FF
 mov eax *esp                             // 02
add eax, ebx                             // 08
mov *esp, eax                            // 05
add esp, 4                               // 07 04 00 00 00
// i++;
mov eax, *esp                            // 02
set ebx, 1                               // 03 01 00 00 00
add eax, ebx                             // 08
mov *esp, eax                            // 05
// goto next;
jmb <next>                               // 22 D9 FF FF FF
// :end
// write(n);
add esp, -4                              // 07 FC FF FF FF
mov eax, *esp                            // 02
out                                      // 31
over                                     // FF

　　虚拟机的代码不算复杂，VM 类拥有 eax, ebx, esp, eip 等属性，然后有一个函数 Step 提供执行一条指令的功能，在 Step 中，使用一个 switch 来处理不同的指令。之后，运行程序，把上面的汇编代码的字节序列写入 add.bin 文件中，用虚拟机加载，运行，得到结果：5050。

 

　　在把 Z 转换到汇编的过程中，发现写编译器的话，对于寄存器的使用，是一个很需要考虑的问题，而对于 D 智能提示，只需要分析器就够了，似乎写编译器有一些超出了，不过，既然都写了，就试着先把这个完成吧。

 

　　下面是源代码和运行截图：

评论

6 楼 oldrev 2008-01-07  

已经有现成的 parser了：
http://apaged.mainia.de/
还有用apaged这个 parser做的D语法分析工具，结合scite，可以来一点自动完成：
http://seatd.mainia.de/

楼主达人啊，为什么要自创一种虚拟机呢，直接给 DMD 做一个生成 .Net IL 的后端就功德无量了

5 楼 梁利锋 2008-01-06  

刚收到站内信件，在圈子里看不到附件的问题已经解决，javaeye 的反应速度真快啊

4 楼 梁利锋 2008-01-06  

奇怪，在圈子里直接浏览的话，就看不到附件，如果要看截图和下载源代码的话，直接访问 http://llf.iteye.com/blog/153501 吧。

3 楼 梁利锋 2008-01-06  

我没有对IDE做截图，因为现在只实现了语法加亮和代码折叠，有人提供过的 notepad++ 的定义文件也可以提供这两项功能。

2 楼 梁利锋 2008-01-06  

@player7
虚拟机截图的话，就在下面啊。

IDE使用C#写。

关于IDE，已经提供了基础框架的，对我来说也就三种选择，SharpDevelop，Eclipse，Visual Studio 2008 Shell。
Eclipse 和 Visual Studio 2008 Shell 太大，所以选择了 SharpDevelop。

1 楼 player7 2008-01-06  

? 图在哪?
IDE准备用C#写