編譯大於運算符

原定的計劃中這一篇應當是要講如何編譯if表達式的，可是我發現沒什麼東西能夠做爲if的test-form的部分的表達式，因此以爲，要不仍是先實現一下比較兩個數字這樣子的功能吧。說幹就幹，我決定用大於運算符來做爲例子——大於運算符就是指>啦。因此，個人目標是要編譯下面這樣的代碼

(> 1 2)

而且比較以後的結果要放在EAX寄存器中。鑑於如今這門語言還很是地簡陋，沒有布爾類型這樣子的東西，因此在此仿照C語言的處置方式，以數值0表示邏輯假，其它的值表示邏輯真。因此上面的表達式在編譯成彙編代碼並最終運行後，應當能夠看到EAX寄存器中的值爲0。

爲了編譯大於運算符，而且將結果放入到EAX寄存器中，須要用到新的指令CMP、JG，以及JMP了。個人想法是，先將第一個操做數放入到EAX寄存器，將第二個操做數放入到EBX寄存器。而後，使用CMP指令比較這兩個寄存器。若是EAX中的數值大於EBX，那麼就使用JG指令跳到一個MOV指令上，這道MOV會將寄存器EAX的值修改成1；不然，JG不被執行，執行後續的一道MOV指令，將數值0寫入到EAX寄存器，而後使用JMP跳走，避免又執行到了剛纔的第一道MOV指令。思路仍是挺簡單的。

在修改jjcc2以前，還須要在inside-out/aux中對>予以支持，但沒什麼特別的，就是往member的參數中加入>這個符號而已。以後，將jjcc2改成以下的形式

(defun jjcc2 (expr globals)
  "支持兩個數的四則運算的編譯器"
  (check-type globals hash-table)
  (cond ((eq (first expr) '+)
         `((movl ,(get-operand expr 0) %eax)
           (movl ,(get-operand expr 1) %ebx)
           (addl %ebx %eax)))
        ((eq (first expr) '-)
         `((movl ,(get-operand expr 0) %eax)
           (movl ,(get-operand expr 1) %ebx)
           (subl %ebx %eax)))
        ((eq (first expr) '*)
         ;; 將兩個數字相乘的結果放到第二個操做數所在的寄存器中
         ;; 由於約定了用EAX寄存器做爲存放最終結果給continuation用的寄存器，因此第二個操做數應當爲EAX
         `((movl ,(get-operand expr 0) %eax)
           (movl ,(get-operand expr 1) %ebx)
           (imull %ebx %eax)))
        ((eq (first expr) '/)
         `((movl ,(get-operand expr 0) %eax)
           (cltd)
           (movl ,(get-operand expr 1) %ebx)
           (idivl %ebx)))
        ((eq (first expr) 'progn)
         (let ((result '()))
           (dolist (expr (rest expr))
             (setf result (append result (jjcc2 expr globals))))
           result))
        ((eq (first expr) 'setq)
         ;; 編譯賦值語句的方式比較簡單，就是將被賦值的符號視爲一個全局變量，而後將eax寄存器中的內容移動到這裏面去
         ;; TODO: 這裏expr的second的結果必須是一個符號才行
         ;; FIXME: 不知道應該賦值什麼比較好，先隨便寫個0吧
         (setf (gethash (second expr) globals) 0)
         (values (append (jjcc2 (third expr) globals)
                         ;; 爲了方便stringify函數的實現，這裏直接構造出RIP-relative形式的字符串
                         `((movl %eax ,(get-operand expr 0))))
                 globals))
        ((eq (first expr) '_exit)
         ;; 由於知道_exit只須要一個參數，因此將它的第一個操做數塞到EDI寄存器裏面就能夠了
         ;; TODO: 更好的寫法，應該是有一個單獨的函數來處理這種參數傳遞的事情（以符合calling convention的方式）
         `((movl ,(get-operand expr 0) %edi)
           (movl #x2000001 %eax)
           (syscall)))
        ((eq (first expr) '>)
         ;; 爲了能夠把比較以後的結果放入到EAX寄存器中，以我目前不完整的彙編語言知識，能夠想到的方法以下
         (let ((label-greater-than (intern (symbol-name (gensym)) :keyword))
               (label-end (intern (symbol-name (gensym)) :keyword)))
           ;; 根據這篇文章（https://en.wikibooks.org/wiki/X86_Assembly/Control_Flow#Comparison_Instructions）中的說法，大於號左邊的數字應該放在CMP指令的第二個操做數中，右邊的放在第一個操做數中
           `((movl ,(get-operand expr 0) %eax)
             (movl ,(get-operand expr 1) %ebx)
             (cmpl %ebx %eax)
             (jg ,label-greater-than)
             (movl $0 %eax)
             (jmp ,label-end)
             ,label-greater-than
             (movl $1 %eax)
             ,label-end)))))

而後即可以在REPL中運行下列代碼了

(let* ((ht (make-hash-table))
       (asm (jjcc2 (inside-out '(_exit (> 1 2))) ht)))
  (stringify asm ht))

輸出的彙編代碼爲

.data
G809: .long 0
        .section __TEXT,__text,regular,pure_instructions
        .globl _main
_main:
        MOVL $1, %EAX
        MOVL $2, %EBX
        CMPL %EBX, %EAX
        JG G810
        MOVL $0, %EAX
        JMP G811
G810:
        MOVL $1, %EAX
G811:
        MOVL %EAX, G809(%RIP)
        MOVL G809(%RIP), %EDI
        MOVL $33554433, %EAX
        SYSCALL

編譯連接運行後，就能夠獲得預期的結果了。

全文完。

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