SysY to RISC-V

将 C 的子集 SysY 编译为 RISC-V 的玩具编译器.

参考文档: 北大编译实践在线文档.

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简述

实现 SysY 向 Koopa IR 或 RISC-V 的编译.

SysY 是 C 的子集. 详见 SysY 标准概述.

Koopa IR 是北大编译实践课模仿 LLVM IR 设计的中间表示. 详见 Koopa IR 标准概述.

RISC-V 是由加州大学伯克利分校设计并推广的第五代 RISC 指令系统体系结构. 详见 RISC-V手册.

项目支持了部分原版 SysY 不支持的 C 语法. 此外, 项目未使用北大编译实践课程提供的 Koopa IR 框架.

编译

make

或

make release

Windows 平台若因为 sysy.lex.cpp 缺少 unistd.h 头文件导致编译失败, 可尝试下载 MinGW 提供的 flex 依赖后, 将 makefile 中的 CXX := clang++ 替换为 CXX := g++.

运行

sysyc [MODE] -o [TARGET] [DBG-FLAGS]

• [MODE] 指定编译模式, 可选值:

  • -koopa: 生成 Koopa IR;

  • -riscv: 生成 RISC-V;

  • -test: 向控制台打印 AST.

• [TARGET] 指定目标文件.

• [DBG-FLAGS] 指定 DEBUG 模式, 可选值(可同时启用):

  • -dbg-k: 生成的 Koopa IR 代码中会包含类型信息;

  • -dbg-r: 生成的 RISC-V 代码中会包含 Koopa IR 原句.

测试

本节内容依赖 Docker 镜像 maxxing/compiler-dev, 须在相应容器中运行.

自动测试

test.py [STAGE] [TARGET-LANG]

• STAGE: 指定测试样例阶段; 当未指定时, 测试所有阶段. 可选值: lv1, lv2, ... , lv9, perf.

• TARGET-LANG: 指定测试语言; 当未指定时, 测试所有语言. 可选值: koopa, riscv.

手动测试

test.py hello [MODE] [DBG-FLAGS]

以指定的 MODE 和 DBG-FLAGS 编译 testcases/hello/hello.c, 详见 运行.

示例

主题	C	Koopa IR	RISC-V
斐波那契数列	fib.c	fib.koopa	fib.S
归并排序	msort.c	msort.koopa	msort.S
快速傅里叶变换	fft.c	fft.koopa	fft.S

历史版本

v1.0 2024-5-5. 实现无优化的编译.

作者

CuWO4, 邮箱.

环境

• Unbuntu 20.04.6 LTS;

• Ubuntu clang version 13.0.1;

• flex 2.6.4;

• bison (GNU Bison) 3.5.1;

• GNU Make 4.2.1.

TODO LIST

• 寄存器分配.

• 支持更多语法.

  • 函数声明;

  • 自增, 自减, 算术赋值, 位运算, 三目运算符;

  • 指针运算;

  • 字符串常量;

  • 结构体;

  • 预处理命令;

  • 更多类型;

  • do-while 语句, switch 语句, goto 语句.

• 编译优化.

  • DCE;

  • 常量传播;

  • 控制流化简;

  • 窥孔优化;

  • 强度削弱.

SysY 概述

支持的全局语句: 不隐去形参名的函数声明, 函数定义, 全局变量定义.

支持的子句: 变量定义, 表达式语句, return, if, else, while, for, break, continue.

支持的类型: int, void, 数组, 形如T[]的指针.

支持的运算符:

• 算术: +, -, *, /, %, +(单目), -(单目);

• 逻辑: !, ||, &&;

• 比较: ==, !=, <, >, <=, >=;

• 赋值: =;

• 其它: ()¹, []², ,.

运行时库：无需包含头文件, 自动声明以下八个函数:

int getint();
int getch();
int getarray(int[]);
void putint(int);
void putch(int);
void putarray(int, int[]);
void starttime();
void stoptime();

规范详见 SysY 运行时库.

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Footnotes

1. 函数调用. ↩

2. 数组解引用. ↩