コンパイラ作成の試み その４ 言語の拡張（FOR文の完成そして6809用へ）

 マイクロCコンパイラmccにようやくFOR文を拡張することができました。

2023年7月4日のブログ「コンパイラ作成の試み　その２ 言語の拡張（コメントとFOR文など）」（https://flexonsbd.blogspot.com/2023/07/for.html）の続きです。

ブログ用画像の表示のために置いてあります

その際には、繰り返し変数が初期値の次の値から始まってしまうという不具合があり、スタックを使用している言語のため、初期値、終了条件、増分を順に読んでいくしかないので、それが解消できないようだと書きました。

そのため、このマイクロCコンパイラを6809用に改造しようという意欲が失せてしまい、そのまま放置してあったのですが、GAMEインタプリタ・コンパイラの移植、TL/1コンパイラの移植が完了しましたので、これについても何とかしたいと考えていました。そんな時に手持ちの書籍（末尾の参考文献）を読んでいましたら、FORステートメントの実装の説明として、下図のFOR生成２のようなコード生成方式の方が実装が簡潔化できるとありました。

２つのFOR生成方式

なるほどと思い、この形で実装できないかと試みてみました。具体的には、必要な個所にラベルを設定し、そのラベルへのジャンプ命令を追加することで、処理の順序を変えることができました。

そのプログラムを示します。

    /*************************************************************** * for_proc() * 戻り値： なし * 引数： なし ***************************************************************/ void for_proc(void) { int i; int judge, incre, true, false; /* 条件分岐 真のラベル作成 */ judge = lblcnt++; /* 条件分岐 偽のラベル作成 */ incre = lblcnt++; /* 増分のラベル作成 */ true = lblcnt++; /* 次の文のラベル確保 */ false = lblcnt++; getsym(); if (sym == LPAR) /* LPAR '('チェック */ getsym(); else puterr("'(' expected."); statement(); /* 初期値 */ source(DEFLABEL, judge); label(judge, fp); /* ジャッジ部のラベル付加 */ condition(true); /* 条件式(抜けた時には次の;を指している) */ if (sym != SEMICOL) /* SEMICOL ';'チェック */ puterr("';' expected."); getsym(); gen(JUMP, true); /* 増分をパスする */ label(incre, fp); statement(); /* 増分 */ // if (sym == RPAR) /* 閉じのRPARの確認 */ // getsym(); // else // puterr("')' expected."); gen(JUMP, judge); label(true, fp); /* 条件式が真の時のラベル付加 */ statement(); /* for文の実行部 */ gen(JUMP, incre); /* 増分部へジャンプ */ label(false, fp); /* 条件式が偽の時のラベル付加 */ }

このようなサンプルプログラムも正常に動作しました。

    /* for-statement sample program */ var i, iter, data[21]; main { println ("Start--- "); i = 0; while (i <= 20) { data[i] = i * 2; i = i + 1; } i = 0; do { println( i, ":", data[i]); i = i + 1; } while (i < 10); println("-----"); for (iter=0; iter<10; iter=iter+1) print( data[iter]," "); println(""); for (iter=10; iter>=0; iter=iter-2) print( data[iter]," "); println (" ---End"); }

6809用コンパイラへ...とりあえずデータ幅8ビットで...

これで必要な（と思われる）拡張が済みましたので、次はいよいよ6809用コンパイラへの移植ですが、このコンパイラはデータ幅が16ビット、レジスタも16ビットを想定していますので、そのままでは6809への適用はかなり難しそうです。

しかし、TL/1コンパイラのようなデータ幅が8ビットのコンパイラもありますので、まず第一段階としてデータ幅やレジスタが8ビットでも動作しないだろうかと考えました。

それを確認するために、コンパイラが生成した仮想CPU用のアセンブルリストを手作業で6809のアセンブルリストに書き換えて走らせてみました。いくつかの注意点がありましたが、ほぼ機械的に書き換えることができました。使用したのは上記のサンプルプログラムからfor文を取り除いて短くしたものです。コンパイラが生成したアセンブルリスト（.CS）と手動で書き換えた6809用のリスト（.TXT）を示します。

仮想CPU用のアセンブルリストです。

     START LDI SP $0000 JMP L000 ; Runtime Routine L002 ADI R0 $0000 JP L004 ADI R1 $0000 JM L005 L003 CMP R1 R0 RET L004 ADI R1 $0000 JM L003 L005 CMP R0 R1 RET ;main L000 NOP ; i = 0; LDI R0 $0000 PUSH R0 POP R0 ST L006 R0 ; while (i <= 20) { L009 LD R0 L006 PUSH R0 LDI R0 $0014 PUSH R0 POP R1 POP R0 CALL L002 JZ L010 JNC L011 L010 NOP ; data[i] = i * 2; LD R0 L006 PUSH R0 LD R0 L006 PUSH R0 LDI R0 $0002 PUSH R0 POP R1 POP R0 MUL R0 R1 PUSH R0 POP R0 POP R1 MV IX R1 STX L008 R0 ; i = i + 1; LD R0 L006 PUSH R0 LDI R0 $0001 PUSH R0 POP R1 POP R0 ADD R0 R1 PUSH R0 POP R0 ST L006 R0 JMP L009 L011 NOP ; i = 0; LDI R0 $0000 PUSH R0 POP R0 ST L006 R0 ; do { L012 NOP ; println( i, ":", data[i]); LD R0 L006 PUSH R0 POP R0 OUTN R0 OUTS L015 LD R0 L006 PUSH R0 POP R0 MV IX R0 LDX R0 L008 PUSH R0 POP R0 OUTN R0 NL ; i = i + 1; LD R0 L006 PUSH R0 LDI R0 $0001 PUSH R0 POP R1 POP R0 ADD R0 R1 PUSH R0 POP R0 ST L006 R0 ; } while (i < 10); LD R0 L006 PUSH R0 LDI R0 $000A PUSH R0 POP R1 POP R0 CALL L002 JNC L014 L013 JMP L012 L014 NOP ; println("-----"); OUTS L016 NL JMP L001 L001 NOP EXIT L006 DS 1 L007 DS 1 L008 DS 21 L015 DCS ':' L016 DCS '-----' END

手作業で書き換えた6809用アセンブルリストです。仮想レジスタR0､R1には2バイトずつ割り当ててありますが、当然1バイトずつしか使用されていません。

（機械的に置き換えただけで最適化を行っていないために、冗長な部分がかなり多いです。）

     OUTCH EQU 1 for ASSIST09 PDATA1 EQU 2 for ASSIST09 PCRLF EQU 6 for ASSIST09 MON EQU 8 for ASSIST09 SP EQU $1800 ORG $1000 START LDA #$11 TFR A,DP SETDP $11 LDS #SP BRA L000 ; Runtime Routine L002 LDA R0 ADDA #0 STA R0 BGE L004 LDA R1 ADDA #0 STA R1 BMI L005 L003 LDA R1 CMPA R0 RTS L004 LDA R1 ADDA #0 STA R1 BMI L003 L005 LDA R0 CMPA R1 RTS ; main L000 NOP ; i = 0; LDA #0 STA R0 PSHS A PULS A STA R0 STA L006 ; while (i <= 20) { L009 LDA L006 STA R0 PSHS A LDA #$14 STA R0 PSHS A PULS A STA R1 PULS A STA R0 BSR L002 BEQ L010 BCC L011 L010 NOP ; data[i] = i * 2; LDA L006 STA R0 PSHS A LDA L006 STA R0 PSHS A LDA #$02 STA R0 PSHS A PULS A STA R1 PULS B STB R0 MUL TFR B,A A:upper,B:lower STA R0 PSHS A PULS A STA R0 PULS B STB R1 LDX #L008 STA B,X ; i = i + 1; LDA L006 STA R0 PSHS A LDA #$01 STA R0 PSHS A PULS A STA R1 PULS A STA R0 ADDA R1 STA R0 PSHS A PULS A STA R0 STA L006 BRA L009 L011 NOP * i = 0; LDA #0 STA R0 PSHS A PULS A STA R0 STA L006 * do { L012 NOP * println( i, ":", data[i]); LDA L006 STA R0 PSHS A PULS A STA R0 LBSR OUTN LDX #L015 LBSR OUTS LDA L006 STA R0 PSHS A PULS A STA R0 LDB R0 LDX #L008 LDA B,X STA R0 PSHS A PULS A STA R0 BSR OUTN BSR NL ; i = i + 1; LDA L006 STA R0 PSHS A LDA #$01 STA R0 PSHS A PULS A STA R1 PULS A STA R0 ADDA R1 STA R0 PSHS A PULS A STA R0 STA L006 ; } while (i < 10); LDA L006 STA R0 PSHS A LDA #$0A STA R0 PSHS A PULS A STA R1 PULS A STA R0 LBSR L002 BCC L014 L013 BRA L012 L014 NOP ; println("-----"); LDX #L016 BSR OUTS BSR NL BRA L001 L001 NOP BRA EXIT R0 RMB 2 R1 RMB 2 L006 RMB 1 L007 RMB 1 L008 RMB 21 L015 FCC /:/,$04 L016 FCC /-----/,$04 *========================== OUTN ADDA #$30 SWI FCB OUTCH RTS OUTS SWI FCB PDATA1 RTS NL SWI FCB PCRLF RTS EXIT SWI FCB MON END START

プログラム中に i * 2 という乗算がありますが、その結果が２バイトを超えていないので正常に動作しました。

このことから、もちろん制約はありますがデータ幅、レジスタ長が8ビットでも動作するようだという見込みが立ちましたので、まず第一段階の目標として、8ビット長の6809用コンパイラを目指すことにします。

時間がかかるとは思いますが、じっくりと取り組んでみたいと思います。

参考文献

・作りながら学ぶコンパイラ／インタプリタ　滝口政光著（CQ出版社）