手拉手教你实现一门编程语言 Enkel, 系列 14

本文系 Creating JVM language 翻译的第 14 篇。
原文中的代码和原文有不一致的地方均在新的代码仓库中更正过，建议参考新的代码仓库。

源码

Github

支持新的类型

目前为止 Enkel 仅支持了整数类型和字符串类型。是时候支持其他的原始类型了。这也是为创建面向对象特性做准备。

指令集的抽象

字节码指令中有很多指令仅仅是在数据类型上有区别，以 return 指令举例：

• return - 方法返回
• ireturn - 返回interger
• freturn - 返回float
• dreturn - 返回double
• lreturn - 返回long
• areturn - 返回引用

字节码生成的时候，我们多写一点 case 语句可以实现，但是很丑陋。因此我用 TypeSpecificOpcodes 枚举存储了所有类型对应的字节码指令：

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

类型相关的字节码指令，目前我们用到了：

• load - 从局部变量表中加载变量
• store - 存储至局部变量表
• ret - 返回
• add - 操作数栈中两个数相加
• sub - 栈中操作数相减
• mul - 栈中操作数相乘
• div - 栈中操作数相除

TypeSpecificOpcodes 是在 BultInType 类中：

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();
    }

无论何时，两个数相乘，只要知道类型就可以了，再也不用查找类型对应的字节码指令：

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

示例

如下 Enkel 代码：

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

编译后的字节码：

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
}