c語言if語句是如何變成彙編程式碼的？

• 2021 年 11 月 23 日
• 筆記

1. 要編譯的測試程式碼： 

int a;
int b = 3;

int main(void)
{
    if (3)
        a = 4;
    else
        b = 5;
}

2. 詞法分析

　　詞法分析將c源程式碼解析成一個個的token。

　　關鍵的，將if兩個字元解析成一個if token，後續語法分析的輸入就從兩個字元減少為1個token，減小了語法分析的難度。

3. 語法分析

if (equal(tok, "if")) {
    Node *node = new_node(ND_IF, tok);
    tok = skip(tok->next, "(");
    node->cond = expr(&tok, tok);
    tok = skip(tok, ")");
    node->then = stmt(&tok, tok);
    if (equal(tok, "else"))
      node->els = stmt(&tok, tok->next);
    *rest = tok;
    return node;
  }

如果當前處理的token是if，則

3.1創建新的類型為ND_IF的node。

3.2跳過if後面的”(“。

3.3調用expr函數解析if語句()中的表達式,並將解析結果存儲在node->cond。

3.4跳過「)」。

3.5調用stmt處理then語句塊中的語句，這裡是處理”a = 4;”，將解析結果存儲在node->then。

3.6如果if語句還有else部分，則調用stmt處理else語句塊中的語句，這裡是處理”b = 5;”，將解析結果存儲在node->els。

3.7node->cond，node->then，node->els都為node節點。

4. 程式碼生成

switch (node->kind) {
  case ND_IF: {
    int c = count();
    gen_expr(node->cond);
    cmp_zero(node->cond->ty);
    println("  je  .L.else.%d", c);
    gen_stmt(node->then);
    println("  jmp .L.end.%d", c);
    println(".L.else.%d:", c);
    if (node->els)
      gen_stmt(node->els);
    println(".L.end.%d:", c);
    return;
  }
...

如果當前處理的node節點類型為ND_IF，則

4.1gen_expr

這個函數處理if語句的條件部分，這裡是處理3。判斷node節點為NUM，會生成彙編語句”mov     rax, 3″,將3載入rax暫存器。

4.2cmp_zero

cmp_zero會生成彙編語句”cmp     eax, 0″，比較3和0。

4.3println(” je .L.else.%d”, c);

該語句會生成彙編程式碼” je .L.else.1″,當上條比較語句中eax為0時會執行跳轉，跳轉到else分支運行。這裡由於eax為3，所以不跳轉。

4.4gen_stmt(node->then);

這條語句會將then分支中的語句解析為彙編源碼，這裡是”a = 4;”，這條語句是表達式語句，所以會調用gen_expr函數。

4.4.1gen_expr

“lea     rax, a”,將a的地址載入rax暫存器中。

“push rax”,將rax入棧。

“mov     rax, 4”,將4載入rax暫存器中。

“pop     rdi”,將變數a的地址載入rdi暫存器。

“mov     [rdi], eax”,將4寫入變數a。

4.5println(” jmp .L.end.%d”, c);

執行完then分支程式碼後跳轉到下一條語句處執行。

4.6println(“.L.else.%d:”, c);

插入一條標籤，表示else分支程式碼的開始，如果if語句條件為0會跳轉到這。

4.7gen_stmt(node->els);

生成else分支程式碼，處理”b = 5;”。

“lea     rax, b”,將變數b的地址載入rax暫存器。

“push    rax”,將rax暫存器入棧。

“mov     rax, 5”,將5載入rax暫存器。

“pop     rdi”,將b的地址載入rdi暫存器。

“mov     [rdi], eax”,將5寫入變數b中。

4.8println(“.L.end.%d:”, c);

插入一條標籤，表示if語句的結束，then分支語句執行完成後跳轉到這裡。