codegen.c

#include "orecc.h"

static int top;
static int labelseq = 1;

/**
 * @brief 指定した番号のレジスタの名前を求める
 *
 * @param idx 求めるレジスタ名のインデックス値
 * @return レジスタ名
 */
static char *reg(int idx)
{
    static char *r[] = {"r10", "r11", "r12", "r13", "r14", "r15"};
    if (idx < 0 || sizeof(r) / sizeof(*r) <= idx)
    {
        error("register out of range: %d", idx);
    }
    return r[idx];
}

static void gen_addr(Node *node)
{
    if (node->kind == ND_VAR)
    {
        // lea dst [src]
        // [src] (アドレス値)を dst レジスタにストアする
        printf("    lea %s, [rbp-%d]\n", reg(top++), node->var->offset);
        return;
    }

    error("not an lvalue");
}

static void load(void)
{
    printf("    mov %s, [%s]\n", reg(top - 1), reg(top - 1));
}

static void store(void)
{
    // スタックトップをアドレスした変数にスタックトップから2番目の値を格納する
    // ND_ASSIGNでlhs, rhsを生成したあとに実行している
    printf("    mov [%s], %s\n", reg(top - 1), reg(top - 2));
    top--;
}

static void gen_expr(Node *node)
{
    switch (node->kind)
    {
    case ND_NUM:
        printf("    mov %s, %lu\n", reg(top++), node->val);
        return;
    case ND_VAR:
        gen_addr(node); // 変数のアドレスを算出
        load();         // スタックトップの値をアドレスとした変数から値を取得してスタックトップにpush
        return;
    case ND_ASSIGN:
        gen_expr(node->rhs);
        gen_addr(node->lhs);
        store();
        return;
    }

    gen_expr(node->lhs);
    gen_expr(node->rhs);

    char *rd = reg(top - 2);
    char *rs = reg(top - 1);
    top--;

    switch (node->kind)
    {
    case ND_ADD:
        printf("    add %s, %s\n", rd, rs);
        return;
    case ND_SUB:
        printf("    sub %s, %s\n", rd, rs);
        return;
    case ND_MUL:
        printf("    imul %s, %s\n", rd, rs);
        return;
    case ND_DIV:
        printf("    mov rax, %s\n", rd);
        printf("    cqo\n");
        printf("    idiv %s\n", rs);
        printf("    mov %s, rax\n", rd);
        return;
    case ND_EQ:
        printf("    cmp %s, %s\n", rd, rs);
        printf("    sete al\n");
        printf("    movzb %s, al\n", rd);
        return;
    case ND_NE:
        printf("    cmp %s, %s\n", rd, rs);
        printf("    setne al\n");
        printf("    movzb %s, al\n", rd);
        return;
    case ND_LT:
        printf("    cmp %s, %s\n", rd, rs);
        printf("    setl al\n");
        printf("    movzb %s, al\n", rd);
        return;
    case ND_LE:
        printf("    cmp %s, %s\n", rd, rs);
        printf("    setle al\n");
        printf("    movzb %s, al\n", rd);
        return;
    default:
        error("invalid expression");
    }
}

static void gen_stmt(Node *node)
{
    switch (node->kind)
    {
    case ND_IF:
    {
        int seq = labelseq++;
        if (node->els)
        {
            gen_expr(node->cond);
            printf("    cmp %s, 0\n", reg(--top));
            printf("    je  .L.else.%d\n", seq);
            gen_stmt(node->then);
            printf("    jmp .L.end.%d\n", seq);
            printf(".L.else.%d:\n", seq);
            gen_stmt(node->els);
            printf(".L.end.%d:\n", seq);
        }
        else
        {
            gen_expr(node->cond);
            printf("    cmp %s, 0\n", reg(--top));
            printf("    je  .L.end.%d\n", seq);
            gen_stmt(node->then);
            printf(".L.end.%d:\n", seq);
        }
        return;
    }
    case ND_RETURN:
        gen_expr(node->lhs);
        printf("    mov rax, %s\n", reg(--top));
        printf("    jmp .L.return\n");
        return;
    case ND_EXPR_STMT:
        gen_expr(node->lhs);
        top--;
        return;
    case ND_FOR:
    {
        int seq = labelseq++;
        if (node->init)
        {
            gen_stmt(node->init);
        }
        printf(".L.begin.%d:\n", seq);
        if (node->cond)
        {
            gen_expr(node->cond);
            printf("    cmp %s, 0\n", reg(--top));
            printf("    je  .L.end.%d\n", seq);
        }
        gen_stmt(node->then);
        if (node->inc)
        {
            gen_stmt(node->inc);
        }
        printf("    jmp .L.begin.%d\n", seq);
        printf(".L.end.%d:\n", seq);
        return;
    }
    default:
        error("invalid statement");
    }
}

void codegen(Function *prog)
{
    // アセンブリの前半部分を出力する
    printf(".intel_syntax noprefix\n");
    printf(".global main\n");
    printf("main:\n");

    // プロローグ
    // r12 - r15 ar callee-saved registers.
    printf("  push rbp\n");
    printf("  mov rbp, rsp\n");
    printf("  sub rsp, %d\n", prog->stack_size);
    printf("  mov [rbp-8], r12\n");
    printf("  mov [rbp-16], r13\n");
    printf("  mov [rbp-24], r14\n");
    printf("  mov [rbp-32], r15\n");

    for (Node *n = prog->node; n; n = n->next)
    {
        gen_stmt(n);
        assert(top == 0);
    }

    // Epilogue
    printf(".L.return:\n");
    printf("  mov r12, [rbp-8]\n");
    printf("  mov r13, [rbp-16]\n");
    printf("  mov r14, [rbp-24]\n");
    printf("  mov r15, [rbp-32]\n");
    printf("  mov rsp, rbp\n");
    printf("  pop rbp\n");
    printf("  ret\n");
}