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#include "Assembler.h"
void AsmTest() {
// assemble("sum.asm1", "sum.obj1");
assemble("cpu0stest.asm0", "cpu0stest.obj0");
}
void assemble(char *asmFile, char *objFile) { // 組譯器的主要函數
printf("Assembler:asmFile=%s objFile=%s\n", asmFile,objFile); // 輸入組合語言、輸出目的檔
printf("===============Assemble=============\n");
char *text = fileToStr(asmFile); // 讀取檔案到 text 字串中
Assembler *a = AsmNew();
AsmPass1(a, text); // 第一階段：計算位址
printf("===============SYMBOL TABLE=========\n");
HashTableEach(a->symTable, (FuncPtr1) AsmCodePrintln); // 印出符號表
AsmPass2(a); // 第二階段：建構目的碼
AsmSaveObjFile(a, objFile);
AsmFree(a); // 輸出目的檔
memFree(text); // 釋放記憶體
memCheck();
}
Assembler* AsmNew() {
Assembler *a=ObjNew(Assembler, 1);
a->codes = ArrayNew(10);
a->symTable = HashTableNew(127);
a->opTable = OpTableNew();
return a;
}
void AsmFree(Assembler *a) {
ArrayFree(a->codes, (FuncPtr1) AsmCodeFree);
HashTableFree(a->symTable);
OpTableFree();
ObjFree(a);
}
void AsmPass1(Assembler *a, char *text) { // 第一階段的組譯
int i, address = 0, number;
Array* lines = split(text, "\r\n", REMOVE_SPLITER); // 將組合語言分割成一行一行
ArrayEach(lines, strPrintln); // 印出以便觀察
printf("=================PASS1================\n");
for (i=0; i<lines->count; i++) { // 對於每一行
strReplace(lines->item[i], ";", '\0');
strReplace(lines->item[i], "\t", ' ');
AsmCode *code = AsmCodeNew(lines->item[i]); // 建立指令物件
if (code == NULL) continue;
code->address = address; // 設定該行的位址
Op *op = NULL;
if (code->op != NULL) {
op = HashTableGet(opTable, code->op); // 查詢運算碼
if (op != NULL) { // 如果查到
code->opCode = op->code; // 設定運算碼
code->type = op->type; // 設定型態
}
}
if (code->label != NULL) // 如果有標記符號
HashTablePut(a->symTable, code->label, code); // 加入符號表中
ArrayAdd(a->codes, code); // 建構指令物件陣列
AsmCodePrintln(code); // 印出觀察
code->size = AsmCodeSize(code); // 計算指令大小
address += code->size; // 計算下一個指令位址
}
ArrayFree(lines, strFree); // 釋放記憶體
}
void AsmPass2(Assembler *a) { // 組譯器的第二階段
printf("=============PASS2==============\n");
int i;
for (i=0; i<a->codes->count; i++) { // 對每一個指令
AsmCode *code = ArrayGet(a->codes, i);
AsmTranslateCode(a, code); // 進行編碼動作
AsmCodePrintln(code);
}
}
void AsmTranslateCode(Assembler *a, AsmCode *code) { // 指令的編碼函數
char cxCode[9]="00000000";
code->objCode = memNew(code->size*2+1);
memset(code->objCode, '\0', code->size*2+1); // 目的碼為 0000…
switch (code->type) { // 根據指令型態
case 'J' : // 處理 J 型指令
AsmCodeParse(code, a);
sprintf(cxCode, "%8x", code->cx);
sprintf(code->objCode, "%2x%s", code->opCode, &cxCode[2]); // 編出目的碼(16進位)
break;
case 'L' :
AsmCodeParse(code, a);
sprintf(cxCode, "%8x", code->cx);
sprintf(code->objCode, "%2x%x%x%s", code->opCode, code->r[0], code->r[1], &cxCode[4]);
break;
case 'A' : // 處理 A 型指令
AsmCodeParse(code, a);
sprintf(cxCode, "%8x", code->cx);
sprintf(code->objCode, "%2x%x%x%x%s", code->opCode,code->r[0],code->r[1],code->r[2],&cxCode[5]); // 編出目的碼(16進位)
break;
case 'D' : { // 處理是資料宣告
// 我們將資料宣告 RESW, RESB, WORD, BYTE 也視為一種指令，其形態為 D
Array *tokens = code->tokens;
char format4[]="%8x", format1[]="%2x", *format = format1;
switch (code->opCode) { // 如果是 RESW
case OP_RESW: // 或 RESB
case OP_RESB:
memset(code->objCode, '0', code->size*2); // 目的碼為 0000….
break; // 如果是 WORD:
case OP_WORD:
format = format4; // 設定輸出格式為 %8x
case OP_BYTE: { // 如果是 BYTE : 輸出格式為 %2x
char *objPtr = code->objCode;
int i=0, si;
for (i=code->argStart; i<tokens->count; i++) {
char *item = tokens->item[i];
if (item[0] == '"') {
for (si=1; item[si] != '"'; si++) {
sprintf(objPtr, "%2x", item[si]);
objPtr += 2;
}
} else if (isdigit(item[0])) {
sprintf(objPtr, format, atoi(item));
} else {
AsmCode *itemCode = HashTableGet(a->symTable, item);
sprintf(objPtr, format, itemCode->address);
}
// strFree(item);
objPtr += strlen(objPtr);
}
break;
} // case OP_BYTE:
} // switch
break;
} // case ' '
default:
break;
}
strReplace(code->objCode, " ", '0');
strToUpper(code->objCode);
}
void AsmSaveObjFile(Assembler *a, char *objFile) {
printf("==========Save to ObjFile:%s==========\n", objFile);
FILE *file = fopen(objFile, "wb");
int i;
for (i=0; i<a->codes->count; i++) {
AsmCode *code = a->codes->item[i];
char *objPtr = code->objCode;
while (*objPtr != '\0') {
int x;
sscanf(objPtr, "%2x", &x);
assert(x >= 0 && x < 256);
BYTE b = (BYTE) x;
fwrite(&b, sizeof(BYTE), 1, file);
objPtr += 2;
char bstr[3];
sprintf(bstr, "%2x", b);
strReplace(bstr, " ", '0');
strToUpper(bstr);
printf("%s", bstr);
}
}
printf("\n");
fclose(file);
}
int AsmCodePrintln(AsmCode *code) {
printf("%4x %-40s %c %2x %s\n", code->address, code->line, code->type, code->opCode, code->objCode);
}
AsmCode* AsmCodeNew(char *line) {
AsmCode* code = ObjNew(AsmCode,1);
char head[MAX_LEN];
strCut(line, "/", head, NULL);
Array* tokens = split(head, " \t+[],", REMOVE_SPLITER);
if (tokens->count == 0) {
ArrayFree(tokens, strFree);
ObjFree(code);
return NULL;
}
code->line = strNew(head);
strTrim(code->line, code->line, SPACE);
code->tokens = tokens;
int tokenIdx = 0;
if (strTail(tokens->item[0], ":")) {
code->label = ArrayGet(tokens, tokenIdx++);
strTrim(code->label, code->label, ":");
} else
code->label = NULL;
code->op = ArrayGet(tokens, tokenIdx++);
code->opCode = OP_NULL;
code->argStart = tokenIdx;
code->arg[0] = ArrayGet(tokens, tokenIdx++);
code->arg[1] = ArrayGet(tokens, tokenIdx++);
code->arg[2] = ArrayGet(tokens, tokenIdx++);
// AsmCodePrintln(code);
return code;
}
void AsmCodeParse(AsmCode *code, Assembler *a) {
int i, rIdx=0;
for (i=0; i<3; i++) {
if (code->arg[i] == NULL)
break;
if (sscanf(code->arg[i], "R%d", &code->r[rIdx])>0) // 可能是暫存器，例如 R1
rIdx++;
else if (sscanf(code->arg[i], "%d", &code->cx) == 0) { // 可能是常數，例如 37
AsmCode *labelCode = HashTableGet(a->symTable, code->arg[i]); // 可能是符號
if (labelCode != NULL) {
code->cx = labelCode->address - code->address - 4; // 計算 cx 欄位，相對於 PC 編碼
code->r[rIdx++] = 15; // rb = PC = R15
}
}
}
code->rCount = rIdx;
}
void AsmCodeFree(AsmCode *code) {
strFree(code->line);
ArrayFree(code->tokens, strFree);
if (code->objCode != NULL)
ObjFree(code->objCode);
ObjFree(code);
}
int AsmCodeSize(AsmCode *code) { // 計算指令的大小
Array *tokens = code->tokens;
char *arg0 = AsmCodeArg(code, 0);
switch (code->opCode) { // 根據運算碼 op
case OP_RESW : // 如果是RESW
return 4 * atoi(arg0); // 大小為 4*保留量
case OP_RESB : // 如果是RESB
return atoi(arg0); // 大小為 1*保留量
case OP_WORD : // 如果是WORD
return 4 * (strCountChar(arg0, ",")+1); // 大小為 4*參數個數
case OP_BYTE : { // 如果是BYTE
int i, si, size=0;
for (i=code->argStart; i<tokens->count; i++) {
char *item = tokens->item[i];
if (item[0] == '"')
for (si=1; item[si] != '"'; si++)
size += 1;
else
size += 1;
}
return size;
}
case OP_NULL : // 如果只是標記
return 0; // 大小為 0
default : // 其他情形 (指令)
return 4; // 大小為 4
}
}
char *AsmCodeArg(AsmCode *code, int i) {
int argIdx = code->argStart + i;
if (argIdx < code->tokens->count)
return code->tokens->item[argIdx];
return NULL;
}