Add limited local var, but the bug need to be fixed; where is global var 'token'?

Author: yama-coder

9cc

@@ -9,14 +9,15 @@
 //----------------------------------------------------------------------
 // 型宣言（Type declaration） 
 //----------------------------------------------------------------------
+typedef struct Token Token;
 
 typedef enum {
   TK_RESERVED, // 記号
+  TK_IDENT,    // 識別子
   TK_NUM,      // 整数トークン
   TK_EOF,      // 入力の終わりを表すトークン
 } TokenKind;
 
-typedef struct Token Token;
 
 // トークン型
 struct Token {
@@ -33,6 +34,8 @@ typedef enum {
   ND_SUB, // -
   ND_MUL, // *
   ND_DIV, // /
+  ND_ASSIGN, // =
+  ND_LVAR, // ローカル変数
   ND_EQ,  // ==
   ND_NE,  // !=
   ND_LT,  // <
@@ -47,30 +50,42 @@ struct Node {
   Node *lhs;     // 左辺 left-hand side
   Node *rhs;     // 右辺 right-hand side
   int val;       // kindがND_NUMの場合のみ使う
+  int offset;    // kindがND_LVARの場合のみ使う
+                 // ローカル変数のRBPからのオフセット
 };
 
 // 現在着目しているトークン
 Token *token;
 char *user_input;
+Node *code[100];
 
 //----------------------------------------------------------------------
 // プロトタイプ宣言（Prototype declaration）
 //----------------------------------------------------------------------
+void error(char *fmt, ...);
 void error_at(char *loc, char *fmt, ...);
 bool consume(char *op);
+Token *consume_ident();
 void expect(char *op);
 int expect_number();
 bool at_eof();
 Token *new_token(TokenKind kind, Token *cur, char *str, int len);
 bool startswith(char *p, char *q);
 Node *new_node(NodeKind kind, Node *lhs, Node *rhs);
 Node *new_node_num(int val);
+
+void program();
+Node *stmt();
 Node *expr();
+Node *assign();
+Node *equality();
 Node *equality();
 Node *relational();
 Node *add();
 Node *mul();
 Node *unary();
 Node *primary();
 Token *tokenize();
+
+void gen_lval(Node *node);
 void gen(Node *node);

9cc.h

@@ -6,8 +6,43 @@
 #include <stdlib.h>
 #include <string.h>
 
+// program    = stmt*
+// stmt       = expr ";"
+// expr       = assign
+// assign     = equality ("=" assign)?
+// equality   = relational ("==" relational | "!=" relational)
+// relational = add ("<" add | "<=" add | ">" add | ">=" add)*
+// add        = mul ("+" mul | "-" mul)*
+// mul        = unary ("*" unary | "/" unary)*
+// unary      = ("+" | "-")? primary
+// primary    = num | ident | "(" expr ")"
+
+// program = stmt*
+void program() {
+  int i = 0;
+  while (!at_eof())
+    code[i++] = stmt();
+  code[i] = NULL;
+}
+
+// stmt = expr ";"
+Node *stmt() {
+  Node *node = expr();
+  expect(";");
+  return node;
+}
+
+// expr = assign
 Node *expr() {
-  return equality();
+  return assign();
+}
+
+// assign = equality ("=" assign)?
+Node *assign() {
+  Node *node = equality();
+  if (consume("="))
+    node = new_node(ND_ASSIGN, node, assign());
+  return node;
 }
 
 // equality = relatinal ("==" relational | "!=" relational)
@@ -87,17 +122,49 @@ Node *primary() {
     return node;
   }
 
+  Token *tok = consume_ident();
+  if (tok) {
+    // 次のトークンが識別子なら、それは変数のはず
+    Node *node = calloc(1, sizeof(Node));
+    node->kind = ND_LVAR;
+    node->offset = (tok->str[0] - 'a' + 1) * 8;
+    return node;
+  }
+
   // そうでなければ数値のはず
   return new_node_num(expect_number());
 }
 
+void gen_lval(Node *node) {
+  if (node->kind != ND_LVAR)
+    error("代入の左辺値が変数ではありません");
 
+  printf("  mov rax, rbp");
+  printf("  sub rax, %d\n", node->offset);
+  printf("  push rax\n");
+}
 
 // x86-64のスタック操作命令を使って，スタックマシンを模倣するアセンブリを吐く関数
 void gen(Node *node) {
-  if (node->kind == ND_NUM) {
+  switch (node->kind) {
+  case ND_NUM:
     printf("  push %d\n", node->val);
     return;
+  case ND_LVAR:
+    gen_lval(node);
+    printf("  pop rax\n");
+    printf("  mov rax, [rax]\n");
+    printf("  push rax\n");
+    return;
+  case ND_ASSIGN:
+    gen_lval(node->lhs);
+    gen(node->rhs);
+
+    printf("  pop rdi\n");
+    printf("  pop rax\n");
+    printf("  mov [rax], rdi\n");
+    printf("  push rdi\n");
+    return;
   }
 
   gen(node->lhs);
@@ -107,26 +174,6 @@ void gen(Node *node) {
   printf("  pop rax\n");
 
   switch (node->kind) {
-  case ND_EQ:
-    printf("  cmp rax, rdi\n");
-    printf("  sete al\n");
-    printf("  movzb rax, al\n");
-    break;
-  case ND_NE:
-    printf("  cmp rax, rdi\n");
-    printf("  setne al\n");
-    printf("  movzb rax, al\n");
-    break;
-  case ND_LT:
-    printf("  cmp rax, rdi\n");
-    printf("  setl al\n");
-    printf("  movzb rax, al\n");
-    break;
-  case ND_LE:
-    printf("  cmp rax, rdi\n");
-    printf("  setle al\n");
-    printf("  movzb rax, al\n");
-    break;
   case ND_ADD:
     printf("  add rax, rdi\n");
     break;

codegen.c

@@ -6,6 +6,15 @@
 #include <stdlib.h>
 #include <string.h>
 
+// エラーを報告するための関数
+void error(char *fmt, ...) {
+  va_list ap;
+  va_start(ap, fmt);
+  vfprintf(stderr, fmt, ap);
+  fprintf(stderr, fmt, ap);
+  exit(1);
+}
+
 // エラーを報告するための関数
 // printfと同じ引数を取る
 void error_at(char *loc, char *fmt, ...) {
@@ -30,18 +39,30 @@ int main(int argc, char **argv) {
   // トークナイズしてパースする
   user_input = argv[1];
   token = tokenize();
-  Node *node = expr();
+  program();
 
   // アセンブリの前半部分を出力
   printf(".intel_syntax noprefix\n");
   printf(".globl main\n");
   printf("main:\n");
 
-  // 抽象構文木を下りながらコード生成
-  gen(node);
+  // プロローグ
+  // 変数26個分の領域を確保する
+  printf("  push rbp\n");
+  printf("  mov rbp, rsp\n");
+  printf("  sub rsp, 208\n");
+
+  // 先頭の式から順にコード生成
+  for (int i = 0; code[i]; i++) {
+    gen(code[i]);
+
+    // 式の評価結果としてスタックに1つの値が残っているはずなので
+    // それをスタックトップから取り除くためのPOP命令を出力
+    printf("  pop rax\n");
+  }
 
-  // スタックトップに式全体の値が残っているはずなので
-  // それをRAXにロードして関数からの返り値とする
+  // 最後の式の結果がRAXに残っているのでそれを返り値とする
+  printf("  mov rsp, rbp\n");
   printf("  pop rax\n");
   printf("  ret\n");
   return 0;

main.c

@@ -17,6 +17,14 @@ bool consume(char *op) {
   return true;
 }
 
+Token *consume_ident() {
+  if (token->kind != TK_IDENT)
+    return NULL;
+  Token *t = token;
+  token = token->next;
+  return t;
+}
+
 // 次のトークンが期待している記号のときには、トークンを1つ読み進める。
 // それ以外の場合にはエラーを報告する。
 void expect(char *op) {
@@ -37,19 +45,19 @@ int expect_number() {
   return val;
 }
 
-bool at_eof() {
-  return token->kind == TK_EOF;
-}
-
 Token *new_token(TokenKind kind, Token *cur, char *str, int len) {
   Token *tok = calloc(1, sizeof(Token));
   tok->kind = kind;
   tok->str = str;
-  cur->next = tok;
   tok->len = len;
+  cur->next = tok;
   return tok;
 }
 
+bool at_eof() {
+  return token->kind == TK_EOF;
+}
+
 bool startswith(char *p, char *q) {
   return memcmp(p, q, strlen(q)) == 0;
 }
@@ -90,6 +98,11 @@ Token *tokenize() {
       continue;
     }
 
+    if ('a' <= *p && *p <= 'z') {
+      cur = new_token(TK_IDENT, cur, p++, 1);
+      continue;
+    }
+
     if (strchr("+-*/()<>", *p)) {
       cur = new_token(TK_RESERVED, cur, p++, 1);
       continue;

parse.c

@@ -43,4 +43,7 @@ assert 1 '1>=1'
 assert 0 '1>=2'
 assert 1 '15>=1'
 
+assert 3 'a=3; a'
+assert 8 'a=3; z=5; a+z'
+
 echo OK

test.sh

@@ -1,13 +0,0 @@
-.intel_syntax noprefix
-.globl main
-main:
-  push 1
-  push 15
-  pop rdi
-  pop rax
-  cmp rax, rdi
-  setle al
-  movzb rax, al
-  push rax
-  pop rax
-  ret