从零开始开发JVM语言（七）语义分析的起步

摘要: 编译器 语义分析

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语法分析结束后，编译才刚刚开始。接下来是语义分析。

语义分析的功能大体来说，是对AST加入类型信息。不过不仅是类型，还有各个变量、方法，各种语句的含义。

例如

Latte-lang

允许的两种写法：

arr1 = [1,2,3]
arr2:[]int = [1,2,3]

两者在语法中区别并不是很大：无非是一个指明了类型一个没有指明而已（语法中可以很轻松得知道“有没有类型”，但是“是什么类型”就不是语法能完成的了）。但是在语义中，就得知道：第一个是

java.lang.Object

类型，第二个是

int

数组类型。而赋的值也随之转变，第一个将会构造一个

lt.util.List

，然后依次add进

1 2 3

。而第二个则是构造一个整型数组，然后对下标0，1，2分别赋值1，2，3。

而就代码量来看，我目前写的Parser带文档注释是2600行左右，而语义分析器带文档注释是7900多行，代码行数差距3倍。可以看出语义分析的复杂度比Parser高很多。

由于要编译到jvm字节码，原有的AST想要直接加入类型信息并生成字节码有点难，于是我又建立了一套新的中间结构。这套结构仿照java的类型体系，构建了

STypeDef
|-----SClassDef-------类，enum
|-----SInterfaceDef---接口
|-----SAnnoDef--------注解
|-----SArrayTypeDef---数组类型
|-----PrimitiveTypeDef
|---------IntTypeDef
|---------FloatTypeDef
|-----...(8种基本类型)
...
SInvokable
|-----SConstructorDef-----构造器
|-----SMethodDef----------方法
|-------SAnnoField-----注解中的“字段”
LeftValue
|-----SFieldDef-----字段
|-----SParameter----参数
|-----LocalVariable-局部变量
Instruction
Value

这张表没有完全揭示其中的关系，不过大致能看出来，类型定义、方法、构造器、字段、参数、局部变量等，已经涵盖了java的方方面面。为了方便转化为字节码，甚至将方法、构造器（实际上字节码中构造器也是一种方法，不过由于其特殊性还是单独拿出来比较合适）的“内容”直接定为指令序列。

这时候不得不学习JVM字节码了。实际上JVM字节码非常简单。字节码结构和java几乎一样。指令集有汇编的影子，却比汇编要简单的多。

细节这里不提了，我的博客有一些字节码的整理。不过如果真要开发jvm语言，jvm规范是不能落下的。

JVM指令集是基于栈的，指令会对

操作数栈(Operand Stack)

进行push和pop。而指令本身也带有一些

操作数(operand)

。

例如

newarray

可以创建一个数组。它需要一个操作数

atype

，表示数组类型(基本类型)，它也会从操作数栈pop出一个操作数，这个操作数必须是

int

型，表示数组长度。最后会向操作数栈push一个值，为创建出的数组。

大致这么用：

iconst_1
newarray I

首先

iconst_1

往操作数栈push一个

int

的1，然后构造一个整数数组，由于pop出的操作数栈为1，所以数组长度为1。最终，操作数栈中将会被push进一个长度为1的int数组的引用。

指令集、字节码都可以在

jvm specification

中找到非常详细的描述。可以在oracle官网下载。

下一章将正式开始语义分析！

最后，希望看官能够关注我的编译器哦～Latte