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- Types.h：定宽类型、TypeTag、饱和四则的 @brief/@param/@return - Op.h：Op 枚举冻结约束、OpFormat/OpClass、OpDef/kOpDefs 表、三个查询函数 - Instr.h：指令字布局、pack/拆字段、按形态 enc_* 系列 - Encode.h/.cpp：Decoded 字段语义、encode/decode/disasm 契约
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6.9 KiB
C++
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C++
/**
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* @file Op.h
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* @brief 操作码枚举、操作数形态与编译期指令表
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* @details 操作码数值即 .stb 指令编码。执行器（vm）只依赖本表；
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* 编译器侧的登记见 Doc/isa/指令配置.md（compiler/machine.toml，与之强校验）。
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* @author
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* @date 2026-08-19
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*/
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#pragma once
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#include <cstdint>
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namespace isa {
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/**
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* @brief 操作码枚举。
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* @details 数值即编码：冻结后不得改顺序、不得插值，增加指令只能追加到末尾，
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* 并同步 Doc/isa/指令与映像.md、compiler/machine.toml 与测试。
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*/
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enum class Op : uint8_t {
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MOVE = 0, // MOVE rd, rs
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LOADK = 1, // LOADK rd, const_id
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NOT = 2, // NOT rd, rs
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AND = 3, // AND rd, ra, rb
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OR = 4, // OR rd, ra, rb
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ADD = 5, // ADD rd, ra, rb
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SUB = 6, // SUB rd, ra, rb
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MUL = 7, // MUL rd, ra, rb
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DIV = 8, // DIV rd, ra, rb
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CMP_EQ = 9, // CMP_EQ rd, ra, rb
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CMP_NE = 10, // CMP_NE rd, ra, rb
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CMP_LT = 11, // CMP_LT rd, ra, rb
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CMP_LE = 12, // CMP_LE rd, ra, rb
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CMP_GT = 13, // CMP_GT rd, ra, rb
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CMP_GE = 14, // CMP_GE rd, ra, rb
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JMP = 15, // JMP offset
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JT = 16, // JT r, offset
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JF = 17, // JF r, offset
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LOAD_I = 18, // LOAD_I rd, slot
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STORE_Q = 19, // STORE_Q rs, slot
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LOAD_M = 20, // LOAD_M rd, slot
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STORE_M = 21, // STORE_M rs, slot
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LOAD_GLOBAL = 22, // LOAD_GLOBAL rd, slot
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STORE_GLOBAL = 23, // STORE_GLOBAL rs, slot
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||
// 内置功能块（8 个连续，12.11 扩充：TON/TOF/TP/CTU/CTD/CTUD/R_TRIG/F_TRIG）
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CAL_TON = 24, // CAL_TON instance_slot
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CAL_TOF = 25, // CAL_TOF instance_slot
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CAL_TP = 26, // CAL_TP instance_slot
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CAL_CTU = 27, // CAL_CTU instance_slot
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||
CAL_CTD = 28, // CAL_CTD instance_slot
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CAL_CTUD = 29, // CAL_CTUD instance_slot
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CAL_R_TRIG = 30, // CAL_R_TRIG instance_slot
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CAL_F_TRIG = 31, // CAL_F_TRIG instance_slot
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CALL = 32, // CALL fn_id
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RET = 33, // RET
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};
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/// 操作码总数（= 最大 opcode + 1，kOpDefs 的下标上界）。
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static const int kOpCount = 34;
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* @brief 操作数形态（三层分类第二层，见 Doc/isa/指令配置.md）。
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* @details 决定操作数 a|b 的解释方式与反汇编文本格式。
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*/
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enum class OpFormat : uint8_t {
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RR, // 两寄存器：rd rs（MOVE / NOT）
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RRR, // 三寄存器：rd ra rb（逻辑 / 算术 / 比较）
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IMM, // 常量：rd const_id（LOADK）
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SLOT, // 槽：rd slot（LOAD_* / STORE_*）
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JMP, // 偏移：off
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JC, // 条件跳转：r off（JT / JF）
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CALL, // 调用：fn_id
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CAL, // 实例：instance（CAL_*）
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NONE, // 无操作数（RET）
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};
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/**
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* @brief 操作对象大类（三层分类第一层）。
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*/
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enum class OpClass : uint8_t {
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Plain, // 无实例：寄存器 / 立即数 / 槽 / 分支 / 调用
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Instance, // 有实例：操作数据区实例块（内建 FB）
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};
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/**
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* @brief 编译期指令表条目。
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* @details 一条指令的名称、操作数形态与大类；下标与 Op 数值一一对应。
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*/
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struct OpDef {
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const char* name; ///< 助记符（与 .stb / machine.toml 一致）
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OpFormat format; ///< 操作数形态
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OpClass cls; ///< 操作对象大类
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};
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/**
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* @brief 编译期指令表：下标与 Op 数值一一对应（machine.toml 强校验的基准）。
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* @details 表与 Op 枚举同步维护；查询入口见 mnemonic / format / op_class。
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*/
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static const OpDef kOpDefs[kOpCount] = {
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{"MOVE", OpFormat::RR, OpClass::Plain}, // 0
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{"LOADK", OpFormat::IMM, OpClass::Plain}, // 1
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{"NOT", OpFormat::RR, OpClass::Plain}, // 2
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{"AND", OpFormat::RRR, OpClass::Plain}, // 3
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||
{"OR", OpFormat::RRR, OpClass::Plain}, // 4
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{"ADD", OpFormat::RRR, OpClass::Plain}, // 5
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{"SUB", OpFormat::RRR, OpClass::Plain}, // 6
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||
{"MUL", OpFormat::RRR, OpClass::Plain}, // 7
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{"DIV", OpFormat::RRR, OpClass::Plain}, // 8
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{"CMP_EQ", OpFormat::RRR, OpClass::Plain}, // 9
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{"CMP_NE", OpFormat::RRR, OpClass::Plain}, // 10
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{"CMP_LT", OpFormat::RRR, OpClass::Plain}, // 11
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{"CMP_LE", OpFormat::RRR, OpClass::Plain}, // 12
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||
{"CMP_GT", OpFormat::RRR, OpClass::Plain}, // 13
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{"CMP_GE", OpFormat::RRR, OpClass::Plain}, // 14
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{"JMP", OpFormat::JMP, OpClass::Plain}, // 15
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{"JT", OpFormat::JC, OpClass::Plain}, // 16
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{"JF", OpFormat::JC, OpClass::Plain}, // 17
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{"LOAD_I", OpFormat::SLOT, OpClass::Plain}, // 18
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{"STORE_Q", OpFormat::SLOT, OpClass::Plain}, // 19
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{"LOAD_M", OpFormat::SLOT, OpClass::Plain}, // 20
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{"STORE_M", OpFormat::SLOT, OpClass::Plain}, // 21
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{"LOAD_GLOBAL", OpFormat::SLOT, OpClass::Plain}, // 22
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{"STORE_GLOBAL", OpFormat::SLOT, OpClass::Plain},// 23
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||
{"CAL_TON", OpFormat::CAL, OpClass::Instance}, // 24
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{"CAL_TOF", OpFormat::CAL, OpClass::Instance}, // 25
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||
{"CAL_TP", OpFormat::CAL, OpClass::Instance}, // 26
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||
{"CAL_CTU", OpFormat::CAL, OpClass::Instance}, // 27
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||
{"CAL_CTD", OpFormat::CAL, OpClass::Instance}, // 28
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||
{"CAL_CTUD", OpFormat::CAL, OpClass::Instance}, // 29
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||
{"CAL_R_TRIG", OpFormat::CAL, OpClass::Instance},// 30
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{"CAL_F_TRIG", OpFormat::CAL, OpClass::Instance},// 31
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{"CALL", OpFormat::CALL, OpClass::Plain}, // 32
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{"RET", OpFormat::NONE, OpClass::Plain}, // 33
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};
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/**
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* @brief 查助记符。
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* @param op 操作码
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* @return 对应助记符；越界返回哨兵 "???"
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*/
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inline const char* mnemonic(Op op) {
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const int idx = static_cast<int>(op);
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return (idx >= 0 && idx < kOpCount) ? kOpDefs[idx].name : "???";
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}
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/**
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* @brief 查操作数形态。
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||
* @param op 操作码
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||
* @return 对应 OpFormat；越界返回 OpFormat::NONE
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*/
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inline OpFormat format(Op op) {
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||
const int idx = static_cast<int>(op);
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||
return (idx >= 0 && idx < kOpCount) ? kOpDefs[idx].format : OpFormat::NONE;
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||
}
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/**
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* @brief 查操作对象大类。
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||
* @param op 操作码
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||
* @return 对应 OpClass；越界返回 OpClass::Plain
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*/
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||
inline OpClass op_class(Op op) {
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||
const int idx = static_cast<int>(op);
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||
return (idx >= 0 && idx < kOpCount) ? kOpDefs[idx].cls : OpClass::Plain;
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}
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}
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