ローカル変数導入

9cc.c

@@ -23,18 +23,43 @@ int main(int argc, char **argv) {
 
   // head はfree用
   Token *head = token = tokenize(user_input);
-  Node *node = expr();
+  // fprintf(stderr, "-------------------------------- tokenized\n");
 
+  // パースする(結果は グローバル変数のcode[100]に入る)
+  program();
+
+  // fprintf(stderr, "-------------------------------- parsed\n");
   printf(".intel_syntax noprefix\n");
   printf(".global main\n");
   printf("main:\n");
 
-  codegen(node);
-  printf("  pop rax\n");
+
+  // プロローグ
+  // rbp初期化とローカル変数確保
+  // 識別子用のアルファベット小文字26(=8byte * 26 = 208byte)文字分の領域確保
+  printf("  push rbp\n"); // 前の関数呼び出しでのrbpをスタックに対比
+  printf("  mov rbp, rsp\n"); // この関数呼び出しでのベースポインタ設定
+  printf("  sub rsp, 208\n"); // ローカル変数確保
+
+  // 先頭の文からコード生成
+  for (int i = 0; code[i]; i++) {
+    codegen(code[i]);
+
+    // 最後に演算結果がスタックの先頭にあるので、スタックが溢れないようにそれを1文毎にraxに対比
+    printf("  pop rax\n");
+  }
+
+  // エピローグ
+  // rbpの復元と戻り値設定
+  // 最後の演算結果が、rax(forの最後でpopしてるやつ)にロードされてるのでそれをmainの戻り値として返す
+  printf("  mov rsp, rbp\n");
+  printf("  pop rbp\n");
   printf("  ret\n");
 
   free_tokens(head);
-  free_nodes(node);
+  for (int i = 0; code[i]; i++) {
+    free_nodes(code[i]);
+  }
 
   return 0;
 }

9cc.h

@@ -11,6 +11,7 @@
 // tokenize.c
 typedef enum {
   TK_RESERVED, // RESERVEDとなっているが今の時点では + または - の記号
+  TK_IDENT, // 識別子
   TK_NUM, // 整数トークン
   TK_EOF, // 入力終了
 } TokenKind;
@@ -26,6 +27,7 @@ struct Token {
 
 Token * tokenize(char *p);
 void free_tokens(Token *cur);
+void dump_token(Token *token);
 
 // 現在着目しているトークン
 extern Token *token;
@@ -44,6 +46,8 @@ typedef enum {
   ND_LTE,     // <=
   ND_EQL,     // ==
   ND_NOT_EQL, // !=
+  ND_ASSIGN,  // =
+  ND_LVAR,    // ローカル変数
   ND_NUM,     // 整数
 } NodeKind;
 
@@ -53,14 +57,16 @@ struct Node {
   NodeKind kind;
   Node *lhs;
   Node *rhs;
-  int val;
+  int val;    // kindがND_NUMの場合に使う
+  int offset; // kindがND_LVARの場合に使う(その変数のrbpからのオフセット)
 };
 
 void error_at(char *loc, char *fmt, ...);
 void error(char *fmt, ...);
 void free_nodes(Node *node);
 
-Node *expr();
+extern Node *code[100];
+void program();
 
 
 // codegen.c

codegen.c

@@ -1,9 +1,48 @@
 #include "9cc.h"
 
+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");
+  }
+
+  // 識別子 a 〜 z まであり、それぞれrbpから8, 16, 32 ...のオフセットのところにあるので、
+  // その識別子に対応する場所のアドレスをスタックに積む
+  // スタックが伸びる方向は↓とする
+  //  | ... |
+  //  +-----+
+  //  |     | <- rbp (この関数のスタックのベースポインタ)
+  //  +-----+
+  //  |     | <- 識別子 a (rbp - 8)
+  //  +-----+
+  //  |     | <- 識別子 b (rbp - 16)
+  //  +-----+
+  //  |     |
+  //  +-----+
+  printf("  mov rax, rbp\n");
+  printf("  sub rax, %d\n", node->offset);
+  printf("  push rax\n");
+}
+
 void codegen(Node *node) {
-  if (node->kind == ND_NUM) {
-    printf("  push %d\n", node->val);
-    return ;
+  switch (node->kind) {
+    case ND_NUM:
+      printf("  push %d\n", node->val);
+      return ;
+    case ND_LVAR:
+      gen_lval(node);
+      printf("  pop rax\n"); // gen_lval(node)で積んだ変数のアドレスをraxにロード
+      printf("  mov rax, [rax]\n"); // 変数のアドレスにある値をraxにロード
+      printf("  push rax\n"); // 変数の値(rax)をスタックに積む
+      return;
+    case ND_ASSIGN:
+      gen_lval(node->lhs);
+      codegen(node->rhs);
+      //rhsの結果がスタックの先頭、その次に変数のアドレスが入ってるのでそれをロード
+      printf("  pop rdi\n"); // rhsの結果
+      printf("  pop rax\n"); // 左辺の変数のアドレス
+      printf("  mov [rax], rdi\n"); // 左辺の変数にrhsの結果を代入
+      printf("  push rdi\n"); // この代入結果自体もスタックに積む(右結合でどんどん左に伝搬していくときの右辺値になる)
+      return;
   }
 
   codegen(node->lhs);

parser.c

@@ -52,11 +52,21 @@ bool consume(char *op) {
   return true;
 }
 
+Token *consume_ident() {
+  if (token->kind == TK_IDENT) {
+    Token *ret = token;
+    token = token->next;
+
+    return ret;
+  }
+  return NULL;
+}
+
 void expect(char *op) {
   if (token->kind != TK_RESERVED ||
       token->len != strlen(op) ||
       memcmp(token->str, op, token->len)) {
-    error("'%c'ではありません", op);
+    error("'%c'(token->kind: %d, token->len: %d, strlen(op): %d)ではありません", op, token->kind, token->len, strlen(op));
   }
   token = token->next;
 }
@@ -75,24 +85,56 @@ bool at_eof() {
   return token->kind == TK_EOF;
 }
 
-// expr       = equality
+// 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 | "(" expr ")"
+// primary    = num | ident | "(" expr ")"
 
+void program();
+Node *stmt();
 Node *expr();
+Node *assign();
 Node *equality();
 Node *relational();
 Node *add();
 Node *mul();
 Node *unary();
 Node *primary();
 
+Node *code[100];
+
+void program() {
+  int i = 0;
+  while (!at_eof()) {
+    code[i++] = stmt();
+  }
+  code[i] = NULL;
+}
+
+Node *stmt() {
+  Node *node = expr();
+  expect(";");
+  return node;
+}
+
 Node *expr() {
-  return equality();
+  return assign();
+}
+
+Node *assign() {
+  Node *node = equality();
+
+  if (consume("=")) {
+    return new_node(ND_ASSIGN, node, assign());
+  }
+
+  return node;
 }
 
 Node *equality() {
@@ -170,6 +212,20 @@ Node *primary() {
     expect(")");
     return node;
   }
+
+  Token *t = consume_ident();
+  // fprintf(stderr, "try,consume_ident\n");
+  if (t) {
+    // fprintf(stderr, "true,consume_ident\n");
+    Node *node = calloc(1, sizeof(Node));
+    node->kind = ND_LVAR;
+    // 識別子aが rbp + 8
+    // 識別子bが rbp + 16 のオフセットになるように計算する
+    node->offset = (t->str[0] - 'a' + 1) * 8;
+    return node;
+  }
+
+  // () でも ident でもなければ 整数
   return new_node_num(expect_number());
 }
 

test.sh

@@ -16,32 +16,36 @@ assert() {
   fi
 }
 
-assert 0 0
-assert 42 42
-assert 21 "5+20-4"
-assert 41 " 12 + 34 - 5 "
-assert 47 "5+6*7"
-assert 15 "5 * (9- 6)"
-assert 4 "( 3 + 5) / 2"
-assert 60 "(1 + 2) * 3 + 4 + (5 + 6 * 7)"
-assert 5 "-1 + 2 * 3"
-assert 5 "-1 + +2 * 3"
-assert 12 "-(-1 + -2) * 4"
-assert 0 '0==1'
-assert 1 '42==42'
-assert 1 '0!=1'
-assert 0 '42!=42'
+assert 0 '0;'
+assert 42 '42;'
+assert 21 '5+20-4;'
+assert 41 ' 12 + 34 - 5 ;'
+assert 47 '5+6*7;'
+assert 15 '5 * (9- 6);'
+assert 4 '( 3 + 5) / 2;'
+assert 60 '(1 + 2) * 3 + 4 + (5 + 6 * 7);'
+assert 5 '-1 + 2 * 3;'
+assert 5 '-1 + +2 * 3;'
+assert 12 '-(-1 + -2) * 4;'
+assert 0 '0==1;'
+assert 1 '42==42;'
+assert 1 '0!=1;'
+assert 0 '42!=42;'
 
-assert 1 '0<1'
-assert 0 '1<1'
-assert 0 '2<1'
-assert 1 '0<=1'
-assert 1 '1<=1'
-assert 0 '2<=1'
+assert 1 '0<1;'
+assert 0 '1<1;'
+assert 0 '2<1;'
+assert 1 '0<=1;'
+assert 1 '1<=1;'
+assert 0 '2<=1;'
 
-assert 1 '1>0'
-assert 0 '1>1'
-assert 0 '1>2'
-assert 1 '1>=0'
-assert 1 '1>=1'
-assert 0 '1>=2'
+assert 1 '1>0;'
+assert 0 '1>1;'
+assert 0 '1>2;'
+assert 1 '1>=0;'
+assert 1 '1>=1;'
+assert 0 '1>=2;'
+
+assert 10 'a=10;'
+assert 11 'a=10;b=a;b+1;'
+assert 20 'a=b=10;a+b;'

tokenize.c

@@ -9,6 +9,27 @@ Token *new_token(TokenKind kind, Token *cur, char *str, int len) {
   return tok;
 }
 
+void dump_token(Token *t) {
+  char *kind_str;
+  switch (t->kind) {
+  case TK_RESERVED: // RESERVEDとなっているが今の時点では + または - の記号
+    kind_str = "TK_RESERVED";
+    break;
+  case TK_IDENT: // 識別子
+    kind_str = "TK_IDENT";
+    break;
+  case TK_NUM: // 整数トークン
+    kind_str = "TK_NUM";
+    break;
+  case TK_EOF: // 入力終了
+    kind_str = "TK_EOF";
+    break;
+  default:
+    error("不正なtokenです");
+  }
+  fprintf(stderr, "(Token kind: %s)\n", kind_str);
+}
+
 void free_tokens(Token *cur) {
   while (cur->next) {
     Token *tmp = cur->next;
@@ -30,6 +51,7 @@ Token * tokenize(char *p) {
   Token *cur = &head;
 
   while (*p) {
+    // fprintf(stderr, "*p ... %c\n", *p);
     if (isspace(*p)) {
       p++;
       continue;
@@ -41,7 +63,7 @@ Token * tokenize(char *p) {
       continue;
     }
 
-    if (*p == '+' || *p == '-' || *p == '*' || *p == '/' || *p == '(' || *p == ')' || *p == '>' || *p == '<') {
+    if (*p == '+' || *p == '-' || *p == '*' || *p == '/' || *p == '(' || *p == ')' || *p == '>' || *p == '<' || *p == ';' || *p == '=') {
       cur = new_token(TK_RESERVED, cur, p++, 1);
       continue;
     }
@@ -52,6 +74,11 @@ Token * tokenize(char *p) {
       continue;
     }
 
+    if ('a' <= *p && *p <= 'z') {
+      cur = new_token(TK_IDENT, cur, p++, 1);
+      continue;
+    }
+
     error_at(p, "トークナイズできません");
   }
   new_token(TK_EOF, cur, p, 0);