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26256a36b9
- isa：CAL_* 操作码连续占 24..31（CALL/RET 后移为 32/33，kOpCount=34）；disasm 支持 5 个新操作码 - 词法/语法/链接：新 8 个关键字与冻结布局（TP=in/pt/q/et、CTD=cd/ld/pv/q/cv、 CTUD=cu/cd/r/lu/pv/qu/qd/cv、R_TRIG/F_TRIG=clk/q） - VM：do_cal 全 8 个语义（TP 脉冲、CTD 递减、CTUD 双向+装载、R_TRIG 上升沿、F_TRIG 下降沿）； edge_prev_ 每槽 2 字节存边沿上次输入；exec_one 分发补 5 个新操作码 - 验证：TP 30ms 脉冲 2 周期、CTD 装载+递减到 q=1、CTUD cu/cd 双向、R/F_TRIG 交替； ctest 11/11 全绿 - 文档：指令与映像/词法/初步计划/符号表与链接/指令执行/扫描周期/使用说明 同步
936 lines
39 KiB
C++
936 lines
39 KiB
C++
/**
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||
* @file Codegen.cpp
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* @brief 寄存器码生成（12.8，切片 7：+ FB 实例、内联展开、CAL_*）
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* @author
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* @date 2026-08-21
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*
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* @details 设计说明（详见 Doc/compiler/寄存器码.md）：
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* - 切片 1~6：帧/字面量/MOVE/RET；全局数据区；短路 AND/OR；CMP 与 IF；WHILE 与四则；
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* FUNCTION 与 CALL（调用约定 r0/r1..r7/r8+）。
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* - 切片 7：FB 实例 → 数据区实例块（跨周期持久）；字段槽号 = 实例基槽 + 字段序号
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* （编译期算死）；字段读写走 LOAD_GLOBAL / STORE_GLOBAL；
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* 内建 TON/TOF/CTU → 实参写字段后 CAL_* <实例基槽>；
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* 用户 FB → 调用点内联展开（实参写字段 → FB 体以实例字段为变量编译）
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* - 方案 a（12.9 前置）：数据段**每槽 8 字节定宽**，指令 slot = 槽号（无映射）
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*
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* 函数清单：
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* - put_le32 / put_le64 小端写入映像缓冲
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* - Builder::Builder （构造）存工程/源文件/链接结果/输出，收集 io 绑定分类
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* - Builder::run 布局数据区（全局 + 实例）→ 逐 POU 建函数 → 拼映像
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* - Builder::fail 组装 "codegen error: <msg>" 返回 false
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* - find_pou / find_fn_id 按名查 POU AST / fn_id
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* - build_function 编译一个 POU（PROGRAM/FUNCTION/FB 骨架；帧约定分配）
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* - begin_stmt / alloc_temp 临时寄存器：语句内递增、语句结束复用基址
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* - compile_stmt 语句编译（赋值 / IF / WHILE / FB 调用）
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* - compile_if / compile_while IF 链 / WHILE 回环
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* - compile_fb_call FB 调用：内建 CAL_* 或用户内联展开
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* - compile_fb_inline 内联编译用户 FB 体（实例字段为变量）
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* - store_target 赋值左值：STORE_* 到全局槽（或内联模式实例字段）
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* - compile_expr 表达式编译到寄存器（含 Field 字段读）
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* - cmp_op / arith_op / load_op / store_op 操作码选择
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* - global_offset 槽号恒等（方案 a 无映射）
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* - instance_of 实例 → 字段槽号表
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* - patch_jump 回填跳转偏移（相对下一条指令）
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* - layout_data / layout_fb_instances / init_of 数据区布局（8 字节定宽槽）
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* - const_id 取常量表 id（无则追加）
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* - assemble_image 拼头 + 常量表 + 函数表 + 字节码 + 数据段
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* - codegen_project 对外入口
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*/
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#include "compiler/Codegen.h"
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#include <cctype>
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#include <cstdio>
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#include <map>
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#include <string>
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#include <vector>
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#include "isa/Encode.h"
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#include "isa/Image.h"
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#include "isa/Instr.h"
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#include "isa/Types.h"
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namespace compiler {
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namespace {
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// ---- 小端写入（Image.cpp 内部实现不可见，这里自带最小版）----
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void put_le32(std::vector<uint8_t>& b, size_t off, uint32_t v) {
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b[off + 0] = static_cast<uint8_t>(v & 0xFFu);
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b[off + 1] = static_cast<uint8_t>((v >> 8) & 0xFFu);
|
||
b[off + 2] = static_cast<uint8_t>((v >> 16) & 0xFFu);
|
||
b[off + 3] = static_cast<uint8_t>((v >> 24) & 0xFFu);
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||
}
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||
void put_le64(std::vector<uint8_t>& b, size_t off, uint64_t v) {
|
||
for (int i = 0; i < 8; ++i) {
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||
b[off + i] = static_cast<uint8_t>((v >> (8 * i)) & 0xFFu);
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}
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||
}
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/**
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* @brief 代码生成器（切片 1）
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*/
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class Builder {
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public:
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/**
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* @brief 构造生成器
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* @param proj 工程定义（cycle_limit / dt_ms / 哈希用）
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* @param units 全部源文件的 AST
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||
* @param link 链接结果（POU 顺序 / 符号）
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* @param image 输出映像字节
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||
* @param err 错误输出；可为 nullptr（静默）
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||
*/
|
||
Builder(const Project& proj, const std::vector<SourceUnit>& units,
|
||
const LinkResult& link, std::vector<uint8_t>* image, std::string* err)
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||
: proj_(proj), units_(units), link_(link), image_(image), err_(err) {
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||
// io 绑定分类（名已折小写；不创造变量，只影响操作码选择）
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||
for (const isa::IoBinding& b : proj_.io) {
|
||
std::string key = b.var;
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for (char& ch : key) {
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||
ch = static_cast<char>(std::tolower(static_cast<unsigned char>(ch)));
|
||
}
|
||
if (b.is_input) {
|
||
io_input_[key] = true;
|
||
} else {
|
||
io_output_[key] = true;
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||
}
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||
}
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||
}
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||
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/**
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* @brief 布局数据区 → 布局 FB 实例 → 逐 POU 建函数 → 拼映像
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* @details 偏移先定（函数编译引用 global_offset / instance_of）
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* @return true 成功；false（err 已写，前缀 "codegen error"）
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*/
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bool run() {
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if (!layout_data()) {
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return false;
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}
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||
if (!layout_fb_instances()) {
|
||
return false;
|
||
}
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||
for (const LinkResult::PouScope& sc : link_.scopes) {
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const POU* pou = find_pou(sc.name);
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if (pou == nullptr) {
|
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continue;
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||
}
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FuncCtx f;
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f.name = sc.name;
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f.pou_name = sc.name;
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if (!build_function(*pou, &f)) {
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return false;
|
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}
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funcs_.push_back(std::move(f));
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||
}
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||
return assemble_image();
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||
}
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||
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||
private:
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||
/**
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* @brief 组装错误消息并返回 false
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||
* @param msg 错误描述（不含前缀）
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* @return 恒 false
|
||
*/
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||
bool fail(const std::string& msg) {
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||
if (err_) {
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||
*err_ = "codegen error: " + msg;
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}
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return false;
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||
}
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/**
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* @brief 按名查 POU AST
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* @param name POU 名（小写）
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* @return POU 指针；未找到返回 nullptr
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*/
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const POU* find_pou(const std::string& name) const {
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||
for (const SourceUnit& u : units_) {
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||
for (const POU& p : u.ast.pous) {
|
||
if (p.name == name) {
|
||
return &p;
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}
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}
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||
}
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return nullptr;
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||
}
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// 每函数的编译态
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struct FuncCtx {
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std::string name;
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std::string pou_name; // 所属 POU 名（实例查找键）
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std::vector<isa::Instr> code; // 字节码（函数表 code_offset 相对此段）
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||
std::map<std::string, uint8_t> regs; // 变量名 → 帧寄存器
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||
uint8_t nlocals = 0; // 变量区终点 = 临时寄存器起始
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||
uint8_t nregs = 0; // 峰值（变量 + 临时）
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||
uint8_t temp_used = 0; // 本语句已用临时数（语句结束清零）
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||
bool is_function = false; // FUNCTION（结果 r0 / 输入只读）
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||
std::string result_name; // FUNCTION 名（结果寄存器映射）
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||
};
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||
|
||
// FB 实例：字段名 → 数据区字节地址
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||
struct InstFields {
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||
std::map<std::string, uint32_t> field_addr;
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||
uint32_t base = 0;
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||
std::string type_name; // 实例的 FB 类型名（内建 / 用户）
|
||
};
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 语句开始：临时寄存器基址复用
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||
* @param f 当前函数
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||
*/
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||
void begin_stmt(FuncCtx& f) { f.temp_used = 0; }
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||
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||
/**
|
||
* @brief 分配一个临时寄存器（语句内递增）
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||
* @param f 当前函数
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||
* @return 临时寄存器号（可能更新 nregs 峰值）
|
||
*/
|
||
uint8_t alloc_temp(FuncCtx& f) {
|
||
const uint8_t r = f.nlocals + f.temp_used;
|
||
++f.temp_used;
|
||
if (static_cast<uint16_t>(f.nlocals) + f.temp_used > f.nregs) {
|
||
f.nregs = f.nlocals + f.temp_used;
|
||
}
|
||
return r;
|
||
}
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||
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||
/**
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||
* @brief 编译一个 POU
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* @details 支持 PROGRAM / FUNCTION / FUNCTION_BLOCK：
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* FB 不生成业务字节码（调用点内联），只出空函数占位保持 fn_id 一致；
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* 帧约定（见 Doc/compiler/寄存器码.md）：结果 r0、输入 r1..r7（只读）、
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* 变量与临时全部从 r8 起
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* @param pou POU AST
|
||
* @param f 输出函数编译态
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||
* @return true 成功；false（err 已写）
|
||
*/
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||
bool build_function(const POU& pou, FuncCtx* f) {
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||
if (pou.kind == PouKind::FunctionBlock) {
|
||
// FB 内联展开（见 compile_fb_call），此处只占 fn_id
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||
f->nlocals = 8;
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f->nregs = 8;
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||
f->code.push_back(isa::enc_ret());
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||
return true;
|
||
}
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||
f->is_function = pou.kind == PouKind::Function;
|
||
f->result_name = pou.name;
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||
if (f->is_function) {
|
||
f->regs[pou.name] = 0; // 结果寄存器 r0
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||
uint8_t idx = 1;
|
||
for (const VarBlock& b : pou.blocks) {
|
||
if (b.section != VarSection::Input) {
|
||
continue;
|
||
}
|
||
for (const VarDecl& d : b.vars) {
|
||
f->regs[d.name] = idx++; // 输入 r1..r7
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
uint8_t r = 8; // 变量/临时基址（调用约定区 r0..r7 不占用）
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||
for (const VarBlock& b : pou.blocks) {
|
||
// External / Global 走数据区槽，不占帧寄存器
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||
if (b.section == VarSection::External || b.section == VarSection::Global) {
|
||
continue;
|
||
}
|
||
// FUNCTION 输入已分配（r1..r7）
|
||
if (f->is_function && b.section == VarSection::Input) {
|
||
continue;
|
||
}
|
||
for (const VarDecl& d : b.vars) {
|
||
// FB 实例走数据区（layout_fb_instances），不占帧寄存器
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||
if (d.type.kind == TypeKind::FbUser || d.type.kind == TypeKind::FbBuiltin) {
|
||
continue;
|
||
}
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||
f->regs[d.name] = r++;
|
||
}
|
||
}
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||
f->nlocals = r;
|
||
f->nregs = r;
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||
for (const Stmt& st : pou.body) {
|
||
begin_stmt(*f);
|
||
if (!compile_stmt(*f, st)) {
|
||
return false;
|
||
}
|
||
}
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||
f->code.push_back(isa::enc_ret());
|
||
return true;
|
||
}
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||
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/**
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||
* @brief 编译一条语句（切片 4：赋值 / IF）
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||
* @param f 当前函数
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||
* @param st 语句 AST
|
||
* @return true 成功；false（err 已写）
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||
*/
|
||
bool compile_stmt(FuncCtx& f, const Stmt& st) {
|
||
if (st.kind == StmtKind::If) {
|
||
return compile_if(f, st);
|
||
}
|
||
if (st.kind == StmtKind::While) {
|
||
return compile_while(f, st);
|
||
}
|
||
if (st.kind == StmtKind::FbCall) {
|
||
return compile_fb_call(f, st);
|
||
}
|
||
if (st.kind != StmtKind::Assign) {
|
||
return fail("statement not supported in slice 7");
|
||
}
|
||
// 内联 FB 体内：左值可能是实例字段（STORE_GLOBAL）
|
||
if (inline_fields_) {
|
||
const auto fit = inline_fields_->field_addr.find(st.target);
|
||
if (fit != inline_fields_->field_addr.end()) {
|
||
const uint8_t t = alloc_temp(f);
|
||
if (!compile_expr(f, *st.value, t)) {
|
||
return false;
|
||
}
|
||
f.code.push_back(isa::enc_slot(isa::Op::STORE_GLOBAL, t, fit->second));
|
||
return true;
|
||
}
|
||
}
|
||
const auto it = f.regs.find(st.target);
|
||
if (it == f.regs.end()) {
|
||
// 全局 / 外部左值 → STORE_* 到数据区
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||
return store_target(f, st.target, *st.value);
|
||
}
|
||
// 函数输入只读（调用约定，见 Doc/compiler/寄存器码.md）
|
||
if (f.is_function && it->second >= 1 && it->second <= 7) {
|
||
return fail("cannot write function input '" + st.target + "'");
|
||
}
|
||
const uint8_t rd = it->second;
|
||
return compile_expr(f, *st.value, rd);
|
||
}
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||
|
||
/**
|
||
* @brief 编译 FB 调用
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||
* @details 实参求值到临时 → STORE_GLOBAL 到实例字段；
|
||
* 内建 TON/TOF/CTU → CAL_* <实例偏移>；
|
||
* 用户 FB → compile_fb_inline 内联展开
|
||
* @param f 当前函数
|
||
* @param st FbCall 语句 AST
|
||
* @return true 成功；false（err 已写）
|
||
*/
|
||
bool compile_fb_call(FuncCtx& f, const Stmt& st) {
|
||
const InstFields* inst = instance_of(f.pou_name, st.instance);
|
||
if (inst == nullptr) {
|
||
return fail("no instance '" + st.instance + "' in '" + f.pou_name + "'");
|
||
}
|
||
for (const FbArg& a : st.args) {
|
||
const auto it = inst->field_addr.find(a.name);
|
||
if (it == inst->field_addr.end()) {
|
||
return fail("unknown input '" + a.name + "' for '" + st.instance + "'");
|
||
}
|
||
const uint8_t t = alloc_temp(f);
|
||
if (!compile_expr(f, *a.value, t)) {
|
||
return false;
|
||
}
|
||
f.code.push_back(isa::enc_slot(isa::Op::STORE_GLOBAL, t, it->second));
|
||
}
|
||
if (inst->type_name == "ton" || inst->type_name == "tof" ||
|
||
inst->type_name == "tp" || inst->type_name == "ctu" ||
|
||
inst->type_name == "ctd" || inst->type_name == "ctud" ||
|
||
inst->type_name == "r_trig" || inst->type_name == "f_trig") {
|
||
const isa::Op op =
|
||
inst->type_name == "ton" ? isa::Op::CAL_TON
|
||
: inst->type_name == "tof" ? isa::Op::CAL_TOF
|
||
: inst->type_name == "tp" ? isa::Op::CAL_TP
|
||
: inst->type_name == "ctu" ? isa::Op::CAL_CTU
|
||
: inst->type_name == "ctd" ? isa::Op::CAL_CTD
|
||
: inst->type_name == "ctud" ? isa::Op::CAL_CTUD
|
||
: inst->type_name == "r_trig" ? isa::Op::CAL_R_TRIG
|
||
: isa::Op::CAL_F_TRIG;
|
||
f.code.push_back(isa::enc_slot(op, 0, inst->base));
|
||
return true;
|
||
}
|
||
const POU* fb = find_pou(inst->type_name);
|
||
if (fb == nullptr) {
|
||
return fail("no FB type '" + inst->type_name + "'");
|
||
}
|
||
return compile_fb_inline(f, *fb, *inst);
|
||
}
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 内联编译用户 FB 体
|
||
* @details 切到实例字段上下文（VarRef/赋值左值映射到字段地址）；
|
||
* 表达式临时与调用方共用 r8+；字段读写全走 LOAD/STORE_GLOBAL
|
||
* @param f 当前函数
|
||
* @param fb FB 类型 POU
|
||
* @param inst 本实例字段表
|
||
* @return true 成功；false（err 已写）
|
||
*/
|
||
bool compile_fb_inline(FuncCtx& f, const POU& fb, const InstFields& inst) {
|
||
const InstFields* saved = inline_fields_;
|
||
inline_fields_ = &inst;
|
||
for (const Stmt& s : fb.body) {
|
||
begin_stmt(f);
|
||
if (!compile_stmt(f, s)) {
|
||
return false;
|
||
}
|
||
}
|
||
inline_fields_ = saved;
|
||
return true;
|
||
}
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 编译 WHILE
|
||
* @details L_loop: <cond→t> JF t, L_end <body> JMP L_loop L_end:
|
||
* 条件 JF 与回环 JMP 双回填
|
||
* @param f 当前函数
|
||
* @param st WHILE 语句 AST
|
||
* @return true 成功；false（err 已写）
|
||
*/
|
||
bool compile_while(FuncCtx& f, const Stmt& st) {
|
||
const size_t loop = f.code.size();
|
||
const uint8_t t = alloc_temp(f);
|
||
if (!compile_expr(f, *st.cond, t)) {
|
||
return false;
|
||
}
|
||
const size_t jf_idx = f.code.size();
|
||
f.code.push_back(isa::enc_jc(isa::Op::JF, t, 0)); // 假 → L_end
|
||
for (const Stmt& s : st.body) {
|
||
begin_stmt(f);
|
||
if (!compile_stmt(f, s)) {
|
||
return false;
|
||
}
|
||
}
|
||
const size_t jmp_idx = f.code.size();
|
||
f.code.push_back(isa::enc_jmp(0)); // 回环
|
||
patch_jump(f, jmp_idx, loop);
|
||
patch_jump(f, jf_idx, f.code.size());
|
||
return true;
|
||
}
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 编译 IF / ELSIF / ELSE
|
||
* @details 每分支：<cond→t> JF t, L_next → <body> → JMP L_end；
|
||
* 最后一个分支无 else 时 JF 直接落 L_end（不补 JMP）
|
||
* @param f 当前函数
|
||
* @param st IF 语句 AST
|
||
* @return true 成功；false（err 已写）
|
||
*/
|
||
bool compile_if(FuncCtx& f, const Stmt& st) {
|
||
// 条件链：IF 体 + ELSIF 各体；ELSE 体可选
|
||
std::vector<std::pair<const Expr*, const std::vector<Stmt>*>> branches;
|
||
branches.push_back({st.cond.get(), &st.body});
|
||
for (const IfBranch& b : st.elsifs) {
|
||
branches.push_back({b.cond.get(), &b.body});
|
||
}
|
||
const bool has_else = !st.else_body.empty();
|
||
std::vector<size_t> end_jmps; // 各分支尾部 JMP（回填到 L_end）
|
||
|
||
for (size_t i = 0; i < branches.size(); ++i) {
|
||
const uint8_t t = alloc_temp(f);
|
||
if (!compile_expr(f, *branches[i].first, t)) {
|
||
return false;
|
||
}
|
||
const size_t jf_idx = f.code.size();
|
||
f.code.push_back(isa::enc_jc(isa::Op::JF, t, 0)); // 假 → 下一分支
|
||
for (const Stmt& s : *branches[i].second) {
|
||
begin_stmt(f);
|
||
if (!compile_stmt(f, s)) {
|
||
return false;
|
||
}
|
||
}
|
||
if (i + 1 < branches.size() || has_else) {
|
||
const size_t jmp_idx = f.code.size();
|
||
f.code.push_back(isa::enc_jmp(0)); // 分支尾部 → L_end
|
||
end_jmps.push_back(jmp_idx);
|
||
}
|
||
patch_jump(f, jf_idx, f.code.size()); // 回填 JF 到下一分支起点
|
||
}
|
||
if (has_else) {
|
||
for (const Stmt& s : st.else_body) {
|
||
begin_stmt(f);
|
||
if (!compile_stmt(f, s)) {
|
||
return false;
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
const size_t end = f.code.size();
|
||
for (const size_t j : end_jmps) {
|
||
patch_jump(f, j, end);
|
||
}
|
||
return true;
|
||
}
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 赋值左值：帧寄存器直写或 STORE_* 到全局槽
|
||
* @param f 当前函数
|
||
* @param target 左值名（全局 / 外部）
|
||
* @param value 右值表达式
|
||
* @return true 成功；false（err 已写）
|
||
*/
|
||
bool store_target(FuncCtx& f, const std::string& target, const Expr& value) {
|
||
const auto git = link_.global_index.find(target);
|
||
if (git == link_.global_index.end()) {
|
||
return fail("no storage for '" + target + "'");
|
||
}
|
||
if (io_input_.count(target)) {
|
||
return fail("cannot write to input '" + target + "'");
|
||
}
|
||
const uint8_t tmp = alloc_temp(f);
|
||
if (!compile_expr(f, value, tmp)) {
|
||
return false;
|
||
}
|
||
const uint16_t slot = global_offset(git->second);
|
||
f.code.push_back(isa::enc_slot(store_op(target), tmp, slot));
|
||
return true;
|
||
}
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 表达式编译到目标寄存器
|
||
* @details 字面量 → LOADK；帧变量 → MOVE；全局/外部 → LOAD_*（io.input 用 LOAD_I）；
|
||
* NOT → 求值后 NOT rd, t；AND/OR → 短路跳转（JF/JT 跳过右侧）
|
||
* @param f 当前函数
|
||
* @param e 表达式 AST
|
||
* @param rd 目标寄存器
|
||
* @return true 成功；false（err 已写）
|
||
*/
|
||
bool compile_expr(FuncCtx& f, const Expr& e, uint8_t rd) {
|
||
if (e.kind == ExprKind::LitBool || e.kind == ExprKind::LitInt ||
|
||
e.kind == ExprKind::LitTime) {
|
||
const isa::types::TypeTag tag =
|
||
e.kind == ExprKind::LitBool ? isa::types::Bool
|
||
: e.kind == ExprKind::LitInt ? isa::types::Int
|
||
: isa::types::Time;
|
||
f.code.push_back(
|
||
isa::enc_imm(isa::Op::LOADK, rd, const_id(tag, e.int_value)));
|
||
return true;
|
||
}
|
||
if (e.kind == ExprKind::VarRef) {
|
||
// 内联 FB 体内：字段优先（实例字段为变量）
|
||
if (inline_fields_) {
|
||
const auto fit = inline_fields_->field_addr.find(e.name);
|
||
if (fit != inline_fields_->field_addr.end()) {
|
||
f.code.push_back(isa::enc_slot(isa::Op::LOAD_GLOBAL, rd, fit->second));
|
||
return true;
|
||
}
|
||
}
|
||
const auto sit = f.regs.find(e.name);
|
||
if (sit != f.regs.end()) {
|
||
f.code.push_back(isa::enc_rr(isa::Op::MOVE, rd, sit->second));
|
||
return true;
|
||
}
|
||
const auto git = link_.global_index.find(e.name);
|
||
if (git != link_.global_index.end()) {
|
||
const uint16_t slot = global_offset(git->second);
|
||
f.code.push_back(isa::enc_slot(load_op(e.name), rd, slot));
|
||
return true;
|
||
}
|
||
return fail("no register or slot for '" + e.name + "'");
|
||
}
|
||
if (e.kind == ExprKind::Field) {
|
||
const InstFields* inst = instance_of(f.pou_name, e.name);
|
||
if (inst == nullptr) {
|
||
return fail("no instance '" + e.name + "' in '" + f.pou_name + "'");
|
||
}
|
||
const auto fit = inst->field_addr.find(e.field);
|
||
if (fit == inst->field_addr.end()) {
|
||
return fail("unknown field '" + e.field + "' for '" + e.name + "'");
|
||
}
|
||
f.code.push_back(isa::enc_slot(isa::Op::LOAD_GLOBAL, rd, fit->second));
|
||
return true;
|
||
}
|
||
if (e.kind == ExprKind::Add || e.kind == ExprKind::Sub ||
|
||
e.kind == ExprKind::Mul || e.kind == ExprKind::Div) {
|
||
const uint8_t l = alloc_temp(f);
|
||
if (!compile_expr(f, *e.lhs, l)) {
|
||
return false;
|
||
}
|
||
const uint8_t r = alloc_temp(f);
|
||
if (!compile_expr(f, *e.rhs, r)) {
|
||
return false;
|
||
}
|
||
f.code.push_back(isa::enc_rrr(arith_op(e.kind), rd, l, r));
|
||
return true;
|
||
}
|
||
if (e.kind == ExprKind::Cmp) {
|
||
const uint8_t l = alloc_temp(f);
|
||
if (!compile_expr(f, *e.lhs, l)) {
|
||
return false;
|
||
}
|
||
const uint8_t r = alloc_temp(f);
|
||
if (!compile_expr(f, *e.rhs, r)) {
|
||
return false;
|
||
}
|
||
f.code.push_back(isa::enc_rrr(cmp_op(e.op), rd, l, r));
|
||
return true;
|
||
}
|
||
if (e.kind == ExprKind::Not) {
|
||
const uint8_t t = alloc_temp(f);
|
||
if (!compile_expr(f, *e.operand, t)) {
|
||
return false;
|
||
}
|
||
f.code.push_back(isa::enc_rr(isa::Op::NOT, rd, t));
|
||
return true;
|
||
}
|
||
if (e.kind == ExprKind::And || e.kind == ExprKind::Or) {
|
||
// 短路：左侧结果在 rd；AND 为假 / OR 为真时跳过右侧
|
||
if (!compile_expr(f, *e.lhs, rd)) {
|
||
return false;
|
||
}
|
||
const isa::Op jop = (e.kind == ExprKind::And) ? isa::Op::JF : isa::Op::JT;
|
||
const size_t jmp_idx = f.code.size();
|
||
f.code.push_back(isa::enc_jc(jop, rd, 0)); // 偏移留洞，稍后回填
|
||
const uint8_t t = alloc_temp(f);
|
||
if (!compile_expr(f, *e.rhs, t)) {
|
||
return false;
|
||
}
|
||
f.code.push_back(isa::enc_rr(isa::Op::MOVE, rd, t));
|
||
patch_jump(f, jmp_idx, f.code.size());
|
||
return true;
|
||
}
|
||
if (e.kind == ExprKind::Call) {
|
||
// 调用约定：实参求值到 r8+ 临时 → MOVE 到 r1..r7 → CALL → 结果 r0
|
||
if (e.args.size() > 7) {
|
||
return fail("too many arguments (max 7)");
|
||
}
|
||
std::vector<uint8_t> args;
|
||
for (const auto& a : e.args) {
|
||
const uint8_t t = alloc_temp(f);
|
||
if (!compile_expr(f, *a, t)) {
|
||
return false;
|
||
}
|
||
args.push_back(t);
|
||
}
|
||
const int fn_id = find_fn_id(e.name);
|
||
if (fn_id < 0) {
|
||
return fail("no fn_id for '" + e.name + "'");
|
||
}
|
||
for (size_t i = 0; i < args.size(); ++i) {
|
||
f.code.push_back(
|
||
isa::enc_rr(isa::Op::MOVE, static_cast<uint8_t>(1 + i), args[i]));
|
||
}
|
||
f.code.push_back(isa::enc_call(static_cast<uint16_t>(fn_id)));
|
||
f.code.push_back(isa::enc_rr(isa::Op::MOVE, rd, 0));
|
||
return true;
|
||
}
|
||
return fail("expression not supported in slice 6");
|
||
}
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 按名查 fn_id（POU 收集序下标）
|
||
* @param name POU 名（小写）
|
||
* @return fn_id；未找到返回 -1
|
||
*/
|
||
int find_fn_id(const std::string& name) const {
|
||
for (size_t i = 0; i < link_.scopes.size(); ++i) {
|
||
if (link_.scopes[i].name == name) {
|
||
return static_cast<int>(i);
|
||
}
|
||
}
|
||
return -1;
|
||
}
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 回填跳转偏移（相对下一条指令）
|
||
* @param f 当前函数
|
||
* @param idx 跳转指令下标（占位）
|
||
* @param target_idx 目标指令下标
|
||
*/
|
||
void patch_jump(FuncCtx& f, size_t idx, size_t target_idx) {
|
||
const int16_t off = static_cast<int16_t>(
|
||
static_cast<int64_t>(target_idx) - (static_cast<int64_t>(idx) + 1));
|
||
const isa::Instr w = f.code[idx];
|
||
f.code[idx] = isa::pack(isa::op(w), isa::rd(w),
|
||
static_cast<uint8_t>(static_cast<uint16_t>(off) & 0xFFu),
|
||
static_cast<uint8_t>((static_cast<uint16_t>(off) >> 8) & 0xFFu));
|
||
}
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 算术运算 → 操作码
|
||
* @param k 表达式种类（Add/Sub/Mul/Div）
|
||
* @return 对应操作码
|
||
*/
|
||
isa::Op arith_op(ExprKind k) const {
|
||
switch (k) {
|
||
case ExprKind::Add: return isa::Op::ADD;
|
||
case ExprKind::Sub: return isa::Op::SUB;
|
||
case ExprKind::Mul: return isa::Op::MUL;
|
||
case ExprKind::Div: return isa::Op::DIV;
|
||
default: return isa::Op::ADD;
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 比较符 → CMP_xx 操作码
|
||
* @param op 比较运算
|
||
* @return 对应操作码（CMP_EQ / CMP_NE / CMP_LT / CMP_LE / CMP_GT / CMP_GE）
|
||
*/
|
||
isa::Op cmp_op(BinOp op) const {
|
||
switch (op) {
|
||
case BinOp::Eq: return isa::Op::CMP_EQ;
|
||
case BinOp::Ne: return isa::Op::CMP_NE;
|
||
case BinOp::Lt: return isa::Op::CMP_LT;
|
||
case BinOp::Le: return isa::Op::CMP_LE;
|
||
case BinOp::Gt: return isa::Op::CMP_GT;
|
||
case BinOp::Ge: return isa::Op::CMP_GE;
|
||
default: return isa::Op::CMP_EQ; // Add/Sub/Mul/Div 不经此函数
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 按 io 绑定选读取操作码
|
||
* @param name 变量名（小写）
|
||
* @return io.input 绑定 → LOAD_I；否则 LOAD_GLOBAL
|
||
*/
|
||
isa::Op load_op(const std::string& name) const {
|
||
return io_input_.count(name) ? isa::Op::LOAD_I : isa::Op::LOAD_GLOBAL;
|
||
}
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 按 io 绑定选写入操作码
|
||
* @param name 变量名（小写）
|
||
* @return io.output 绑定 → STORE_Q；否则 STORE_GLOBAL
|
||
*/
|
||
isa::Op store_op(const std::string& name) const {
|
||
return io_output_.count(name) ? isa::Op::STORE_Q : isa::Op::STORE_GLOBAL;
|
||
}
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 逻辑槽号（符号表 address）即指令 slot（方案 a：8 字节定宽，无映射）
|
||
* @param slot 全局逻辑槽号
|
||
* @return 同值（u16 可容，layout_data 已校验）
|
||
*/
|
||
uint16_t global_offset(uint32_t slot) const {
|
||
return static_cast<uint16_t>(slot);
|
||
}
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 布局全局数据区：每槽 8 字节定宽（方案 a）
|
||
* @details 槽号 = 符号表 address（声明序，12.6）；
|
||
* BOOL 用低 1 字节、INT 用低 2 字节（小端）、TIME 全 8 字节；
|
||
* 初值取自 GVL 声明的 has_init（无则 0）
|
||
* @return true 成功；false（槽号越界，err 已写）
|
||
*/
|
||
bool layout_data() {
|
||
for (const Symbol& s : link_.globals) {
|
||
if (s.address > 0xFFFF) {
|
||
return fail("data area exceeds slot range");
|
||
}
|
||
bool has_init = false;
|
||
int64_t init = 0;
|
||
init_of(s.name, &has_init, &init);
|
||
const int64_t v = has_init ? init : 0;
|
||
const size_t off = static_cast<size_t>(s.address) * 8;
|
||
data_.resize(off + 8, 0);
|
||
if (s.type_name == "int") {
|
||
const uint16_t iv = static_cast<uint16_t>(v);
|
||
data_[off] = static_cast<uint8_t>(iv & 0xFFu);
|
||
data_[off + 1] = static_cast<uint8_t>((iv >> 8) & 0xFFu);
|
||
} else if (s.type_name == "time") {
|
||
const uint64_t tv = static_cast<uint64_t>(v);
|
||
for (int i = 0; i < 8; ++i) {
|
||
data_[off + i] = static_cast<uint8_t>((tv >> (8 * i)) & 0xFFu);
|
||
}
|
||
} else { // bool
|
||
data_[off] = v ? 1 : 0;
|
||
}
|
||
}
|
||
return true;
|
||
}
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 布局 FB 实例块：数据区全局之后，按 POU 收集序 / 实例声明序
|
||
* @details 每实例：字段按布局段序各占一槽（8 字节定宽），
|
||
* 字段地址 = 实例基槽 + 字段序号；实例基槽 = 累计槽数
|
||
* @return true 成功；false（err 已写）
|
||
*/
|
||
bool layout_fb_instances() {
|
||
uint32_t cur = static_cast<uint32_t>(data_.size() / 8); // 槽号起点
|
||
bool any = false;
|
||
for (const LinkResult::PouScope& sc : link_.scopes) {
|
||
for (const Symbol& s : sc.syms) {
|
||
if (s.kind != SymbolKind::FbInstance) {
|
||
continue;
|
||
}
|
||
const auto lay = sc.fb_instances.find(s.name);
|
||
if (lay == sc.fb_instances.end()) {
|
||
return fail("no layout for instance '" + s.name + "'");
|
||
}
|
||
InstFields inst;
|
||
inst.base = cur; // 实例基槽（CAL_* 操作数）
|
||
inst.type_name = s.type_name;
|
||
for (size_t i = 0; i < lay->second.fields.size(); ++i) {
|
||
inst.field_addr[lay->second.fields[i].name] = cur + i;
|
||
}
|
||
cur += static_cast<uint32_t>(lay->second.fields.size());
|
||
instances_[sc.name + "/" + s.name] = inst;
|
||
any = true;
|
||
}
|
||
}
|
||
// 仅在有实例时把数据区补到实例区终点（无实例则保持全局区原样）
|
||
if (any) {
|
||
data_.resize(static_cast<size_t>(cur) * 8, 0);
|
||
}
|
||
return true;
|
||
}
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 按 POU + 实例名查实例字段表
|
||
* @param pou POU 名
|
||
* @param name 实例名
|
||
* @return 实例字段表指针；未找到返回 nullptr
|
||
*/
|
||
const InstFields* instance_of(const std::string& pou,
|
||
const std::string& name) const {
|
||
const auto it = instances_.find(pou + "/" + name);
|
||
return it == instances_.end() ? nullptr : &it->second;
|
||
}
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 查全局声明的初值（AST；gvl 文件顶层段，声明序 = 槽号序）
|
||
* @param name 全局名（小写）
|
||
* @param has_init 输出是否有初值
|
||
* @param init 输出初值
|
||
*/
|
||
void init_of(const std::string& name, bool* has_init, int64_t* init) const {
|
||
for (const SourceUnit& u : units_) {
|
||
for (const VarBlock& b : u.ast.globals) {
|
||
for (const VarDecl& d : b.vars) {
|
||
if (d.name == name) {
|
||
*has_init = d.has_init;
|
||
*init = d.init_value;
|
||
return;
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
*has_init = false;
|
||
*init = 0;
|
||
}
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 取常量表 id（无则追加）
|
||
* @param tag 类型标记（BOOL/INT/TIME）
|
||
* @param value 常量值
|
||
* @return const_id（u16）
|
||
*/
|
||
uint16_t const_id(isa::types::TypeTag tag, int64_t value) {
|
||
for (size_t i = 0; i < consts_.size(); ++i) {
|
||
if (consts_[i].tag == tag && consts_[i].value == static_cast<uint64_t>(value)) {
|
||
return static_cast<uint16_t>(i);
|
||
}
|
||
}
|
||
consts_.push_back({tag, static_cast<uint64_t>(value)});
|
||
return static_cast<uint16_t>(consts_.size() - 1);
|
||
}
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 拼映像：头 + 常量表 + 函数表 + 字节码 + 数据段
|
||
* @details 段序：const → funcs → code → fb（空）→ data；
|
||
* 数据段放全局初值（layout_data 已生成字节）
|
||
* @return true 成功；false（err 已写）
|
||
*/
|
||
bool assemble_image() {
|
||
const uint32_t off_const = isa::kHeaderSize;
|
||
const uint32_t off_funcs = off_const +
|
||
static_cast<uint32_t>(consts_.size()) * isa::kConstEntrySize;
|
||
uint32_t off_code = off_funcs +
|
||
static_cast<uint32_t>(funcs_.size()) * isa::kFuncRowSize;
|
||
uint32_t code_total = 0;
|
||
for (const FuncCtx& f : funcs_) {
|
||
code_total += static_cast<uint32_t>(f.code.size()) * 4;
|
||
}
|
||
const uint32_t off_data = off_code + code_total;
|
||
const uint32_t off_end = off_data + static_cast<uint32_t>(data_.size());
|
||
|
||
std::vector<uint8_t>& b = *image_;
|
||
b.assign(off_end, 0);
|
||
put_le32(b, 0, isa::kMagic);
|
||
put_le32(b, 4, isa::kVersion);
|
||
put_le32(b, 8, proj_.cycle_limit);
|
||
put_le32(b, 12, proj_.dt_ms);
|
||
|
||
uint64_t hash = isa::kFnvBasis;
|
||
if (!compute_project_hash(proj_, &hash, err_)) {
|
||
return false;
|
||
}
|
||
put_le64(b, 16, hash);
|
||
|
||
uint32_t entry = 0;
|
||
for (size_t i = 0; i < funcs_.size(); ++i) {
|
||
if (funcs_[i].name == "main") {
|
||
entry = static_cast<uint32_t>(i);
|
||
}
|
||
}
|
||
put_le32(b, 24, entry);
|
||
put_le32(b, 28, static_cast<uint32_t>(link_.globals.size())); // n_globals
|
||
put_le32(b, 32, 0); // n_i
|
||
put_le32(b, 36, 0); // n_q
|
||
put_le32(b, 40, 0); // n_m
|
||
put_le32(b, 44, static_cast<uint32_t>(consts_.size()));
|
||
put_le32(b, 48, static_cast<uint32_t>(funcs_.size()));
|
||
put_le32(b, 52, off_const);
|
||
put_le32(b, 56, off_funcs);
|
||
put_le32(b, 60, off_code);
|
||
put_le32(b, 64, off_data); // offset_fb（空，与数据段起点相同）
|
||
put_le32(b, 68, off_data); // offset_data
|
||
|
||
for (size_t i = 0; i < consts_.size(); ++i) {
|
||
const size_t o = off_const + i * isa::kConstEntrySize;
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||
put_le32(b, o, static_cast<uint32_t>(consts_[i].tag));
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put_le64(b, o + 4, consts_[i].value);
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||
}
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uint32_t c = off_code;
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||
for (size_t i = 0; i < funcs_.size(); ++i) {
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const FuncCtx& f = funcs_[i];
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||
const size_t o = off_funcs + i * isa::kFuncRowSize;
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||
put_le32(b, o, f.nregs);
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||
put_le32(b, o + 8, static_cast<uint32_t>(f.code.size()));
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||
for (const isa::Instr in : f.code) {
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put_le32(b, c, in);
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c += 4;
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}
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||
}
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// code_offset 回填（相对字节码段起点）
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uint32_t acc = 0;
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for (size_t i = 0; i < funcs_.size(); ++i) {
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const size_t o = off_funcs + i * isa::kFuncRowSize;
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||
put_le32(b, o + 4, acc);
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||
acc += static_cast<uint32_t>(funcs_[i].code.size()) * 4;
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||
}
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||
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// 数据段：全局初值字节
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for (size_t i = 0; i < data_.size(); ++i) {
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b[off_data + i] = data_[i];
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}
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return true;
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||
}
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// ---- 成员 ----
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const Project& proj_;
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const std::vector<SourceUnit>& units_;
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const LinkResult& link_;
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std::vector<uint8_t>* image_;
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||
std::string* err_;
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||
std::vector<FuncCtx> funcs_;
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||
std::vector<isa::ConstEntry> consts_;
|
||
std::map<std::string, bool> io_input_; // io.input 绑定名（小写）
|
||
std::map<std::string, bool> io_output_; // io.output 绑定名（小写）
|
||
std::vector<uint8_t> data_; // 数据区（8 字节定宽槽：全局 + FB 实例块）
|
||
std::map<std::string, InstFields> instances_; // "POU/实例名" → 字段槽号
|
||
const InstFields* inline_fields_ = nullptr; // 内联 FB 体字段上下文（可空）
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};
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} // namespace
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/**
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* @brief 编译工程为 .stb 映像字节（对外入口）
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* @param proj 工程定义
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* @param units 全部源文件的 AST
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||
* @param link 链接结果（在类型检查成功后调用）
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||
* @param image 输出映像字节
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||
* @param err 错误输出；可为 nullptr（静默）
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||
* @return true 成功；false 失败（err 前缀 "codegen error"）
|
||
*/
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||
bool codegen_project(const Project& proj, const std::vector<SourceUnit>& units,
|
||
const LinkResult& link, std::vector<uint8_t>* image,
|
||
std::string* err) {
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||
Builder b(proj, units, link, image, err);
|
||
return b.run();
|
||
}
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||
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||
} // namespace compiler
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