内容简介:上一篇文章本文代码仓库地址:直接使用@babel/core来进行词法分析和生成ast。
上一篇文章 利用LLVM实现JS的编译器,创造属于自己的语言 中讲到使用llvm用C实现JS编译器,本片文章将使用JS来实现JS编译器,还是应了《Atwood定律》能够使用JavaScript实现的,必将使用JavaScript实现。本片文章C代码不超过10行,即使完全不会C也可以相对容易的阅读。
本文代码仓库地址: 点这里
本次使用npm库
@babel/core
直接使用@babel/core来进行词法分析和生成ast。
llvm-node
使用本库将ast树绑定生成IR(中间代码)和编译成二进制文件,虽然这个库看起来没什么文档,但好用api基本写在了llvm-node.d.ts里面。题外话:讲真我挺喜欢用ts写的库,但我个人不喜欢写ts,当然这并不矛盾。
使用@babel/core进行解析
讲真这个挺好用的,解析JS就几行代码就能生成ast,爽歪歪,具体结构不展开,自己可以尝试一下。代码也就几行,应该一看就明白了。
//parse.js const babel_core = require('@babel/core'); const fs = require('fs'); module.exports = function (js_path){ let js_conent = fs.readFileSync(js_path); let js_ast = babel_core.parse(js_conent); return js_ast; } 复制代码
将解析的的AST绑定IR,实现编译器
语法解析开始,针对不通的类型进入不通的入口进行解析
//jsvm.js class JSVM{ ... handler(node,parent_node = null) { switch(node.type) { case 'Program': // 这是主程序入口 return this.programHandler(node); case 'FunctionDeclaration': // 当是方法的类型走这里 return this.functionHandler(node); case 'BlockStatement': // 代码块类型走这里 return this.blockHandler(node); case 'IfStatement': // IF块类型走这里 return this.ifHandler(node); case 'BinaryExpression': // 二进制表达式类型走这里 return this.binaryHandler(node); case 'ReturnStatement': // 解析返回 return this.returnHandler(node); case 'Identifier': // 变量或函数调用,需要通过父节点判断,所以传入 return this.identifierHandler(node,parent_node); case 'NumericLiteral': //数字类型走这 return this.numberHandler(node); case 'StringLiteral': //文本类型走这 return this.stringHandler(node); case 'CallExpression': // 函数调用走着 return this.callHandler(node); case 'ExpressionStatement': // 表达式类型走这 return this.expressionHandler(node); default: // 目前不支持的类型直接抛错 throw new Error('not support grammar type'); } } // 入口文件 gen() { // 初始化变量和方法包括C扩展 this.init(); // 将ast进行解析和绑定 this.handler(this.js_ast.program); } // 对程序主题不断解析下一个语法节点就好 programHandler(node) { for(let i=0;i<node.body.length;i++) { this.handler(node.body[i]); } } ... } 复制代码
以函数绑定举例
//jsvm.js functionHandler(node) { // 拿到函数节点的函数名 let func_name = node.id.name; // 判断模块中函数是否存在 the_function = the_module.getFunction(func_name); if (the_function) { throw new Error('function is exist'); } // 设置返回值,目前先定死为double类型 let double_type = llvm.Type.getDoubleTy(the_context); // 设置参数,目前先定死为double类型 let params_list = []; for(let i=0;i<node.params.length;i++) { params_list.push(double_type); } // 把参数注入,生成函数类型 let the_function_type = llvm.FunctionType.get( double_type,params_list,false ); // 创造出一个函数 the_function = llvm.Function.create( the_function_type, llvm.LinkageTypes.ExternalLinkage, func_name,the_module ); // 将参数的名称插入 let the_args = the_function.getArguments(); for(let i=0;i<the_args.length;i++) { the_args[i].name=node.params[i].name; } // 创建函数主运行节点 let basic_block = llvm.BasicBlock.create(the_context,"entry",the_function); // 设置代码插入位置,这个basic_block就是entry节点 builder.setInsertionPoint(basic_block); // 这里是为了注册变量,使得在函数作用域内变量可用 variable_map = {}; for(let i=0;i<the_args.length;i++) { variable_map[the_args[i].name]=the_args[i]; } // 判断函数是否是块表达式,不是则踢出 if (node.body.type!='BlockStatement') { throw new Error('function body only support BlockStatement'); } // 调用解析块表达式的方法 this.blockHandler(node.body); // 校验函数是否正确,不正确这个函数会直接报错 llvm.verifyFunction(the_function); return the_function; } 复制代码
块表达式解析的实现
其实这异步就是遍历节点进行解析,是不是很简单
//jsvm.js blockHandler(node) { let expr_list = []; for(let i=0;i<node.body.length;i++) { expr_list.push(this.handler(node.body[i])); } return expr_list; } 复制代码
以IF的解析实现来讲代码块的跳跃
//jsvm.js ifHandler(node) { //判断条件的类型是否是二进制表达式 if (node.test.type!='BinaryExpression') { throw new Error('if conds only support binary expression'); } // 解析二进制表达式作为条件 let cond = this.binaryHandler(node.test); // 生成数字0 let zero = llvm.ConstantFP.get(the_context,0); // 如果cond不是bool类型的指,将它转换为bool类型的值 let cond_v = builder.createFCmpONE(cond,zero,"ifcond"); // 创建then和else和ifcont代码块,实际就是代码块标签 let then_bb = llvm.BasicBlock.create(the_context,"then",the_function); let else_bb = llvm.BasicBlock.create(the_context,"else",the_function); let phi_bb = llvm.BasicBlock.create(the_context, "ifcont",the_function); // 创造条件判断 // 如果cond_v是真就跳跃到then_bb代码块,否则跳跃到else_bb代码块 builder.createCondBr(cond_v,then_bb,else_bb); // 设定往then_bb代码块写入内容 builder.setInsertionPoint(then_bb); if (!node.consequent) {throw new Error('then not extist');} if (node.consequent.type!='BlockStatement') { throw new Error('then body only support BlockStatement'); } // 解析代码块 let then_value_list = this.blockHandler(node.consequent); // 如果代码块没内容就就跳跃到phi_bb代码块 if (then_value_list.length==0) { builder.createBr(phi_bb); } // 设定往else_bb代码块写入内容,和then_else差不多 // 不同点:else允许没有 builder.setInsertionPoint(else_bb); let else_value_list = []; if (node.alternate) { if (node.alternate.type!='BlockStatement') { throw new Error('else body only support BlockStatement'); } else_value_list = this.blockHandler(node.alternate); } if (else_value_list.length==0) { builder.createBr(phi_bb); } // 因为无论是then或else如果不中断一定会往phi_bb代码块 // 所以后续的代码直接在phi_bb里面写就好 builder.setInsertionPoint(phi_bb); } 复制代码
支持C扩展的实现
首先先定义存在值
//jsvm.js // 定义一个C函数printDouble用于打印二进制变量 getPrintDouble() { // 获取返回值类型 let double_type = llvm.Type.getDoubleTy(the_context) // 设置参数列表 let params_list = [double_type]; // 获取函数类型 let the_function_type = llvm.FunctionType.get( double_type,params_list,false ); // 创建函数定义 the_function = llvm.Function.create( the_function_type, llvm.LinkageTypes.ExternalLinkage, 'printDouble',the_module ); // 设置参数名称 let the_args = the_function.getArguments(); the_args[0].name = "double_name"; return the_function; } // 初始化方法值讲需要预置的方法放入 init() { init_function_map.printDouble = this.getPrintDouble(); } 复制代码
C代码的实现printDouble方法
// printDouble.cpp #include <stdio.h> // 问什么要要加extern "C" ,因为c++编译的时候会自动进行函数签名 // 如果没有extern "C" ,汇编里的方法名就会是Z11printDoubled // 其中签名前部分由返回值和命名空间名字中间是方法名,后面是参数缩写 extern "C" { // 设定返回值和参数都是double类型 double printDouble(double double_num) { // 打印double类型 printf("double_num is: %f\r\n",double_num); // 返回double类型 return double_num; } } 复制代码
看看实现效果
要被编译的代码
// fibo.js 这是斐波纳切数 function fibo(num) { if (num<=2) {return 1;} return fibo(num-1)+fibo(num-2); } // 讲main作为主函数运行 function main() { return printDouble(fibo(9)); } 复制代码
开始编译,并生成中间代码和bitcode代码,如下
# index.js是编译器入口,fibo.js是要被编译的函数 node index.js fibo.js 复制代码
将bitcode代码生成汇编代码
llc fibo.js.bc -o fibo.s 复制代码
将汇编代码和我们要注入的C代码一起编译
当然除了C只要能被gcc编译成汇编的也都支持作为扩展语言,本文举例C代码容易让人理解
gcc printDouble.cpp fibo.s -o fibo 复制代码
最后运行看看
./fibo 复制代码
总结
这次实现是用纯JS就能实现,如果后续这个JSVM能编译覆盖所有的编译器自身所有的代码功能,理论上来说可以用JSVM编译JSVM实现自举,当然这个是一个浩大的工程,方法是有了缺的只是时间而已。
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