java开发C语言编译器：为C语言提供API调用

无需自己实现，直接可以调用的函数，我们都称为库函数，或是API, 本节，我们要为当前构建的虚拟机提供C语言库函数，我们要给解释器提供一种函数调用机制，这些函数无需程序自己实现，而是由我们的解释器提供的，C语言程序直接调用即可，这节，我们要实现的一个库函数就是printf

tyler_download

1964人浏览 · 2017-01-10 10:41:58

tyler_download · 2017-01-10 10:41:58 发布

更详细的讲解和代码调试演示过程，请参看视频
用java开发C语言编译器

我们第一次使用C语言开发程序时，往往是在控制台上打印一句”Hello World”,实现打印语句功能的函数是printf, 这个函数是有C语言的链接库提供的，开发者可以直接调用，类似于这种无需自己实现，直接可以调用的函数，我们都称为库函数，或是API, 本节，我们要为当前构建的虚拟机提供C语言库函数，我们要给解释器提供一种函数调用机制，这些函数无需程序自己实现，而是由我们的解释器提供的，C语言程序直接调用即可，这节，我们要实现的一个库函数就是printf. 完成本节代码后，我们的解释器能解释执行下面程序：

void main() {
printf("a is %d:",1);
}

printf函数是我们解释器提供给代码的，有了库函数，程序的开发便能高效很多。

库函数机制的实现由新构造的类ClibCall,我们先看看它的实现代码：

package backend;

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class ClibCall {
    private Set<String> apiSet;

    private ClibCall() {
        apiSet = new HashSet<String>();
        apiSet.add("printf");
    }
    private static ClibCall instance = null;

    public static ClibCall getInstance() {

        if (instance == null) {
            instance = new ClibCall();
        }

        return instance;
    }

    public boolean isAPICall(String funcName) {
        return apiSet.contains(funcName);
    }

    public Object invokeAPI(String funcName) {
        switch (funcName) {

        case "printf":
            return handlePrintfCall();

        default:
            return null;
        }
    }

    private Object handlePrintfCall() {
        ArrayList<Object> argsList = FunctionArgumentList.getFunctionArgumentList().getFuncArgList(false);
        String argStr = (String)argsList.get(0);
        String formatStr = "";

        int i = 0;
        int argCount = 1;
        while (i < argStr.length()) {
            if (argStr.charAt(i) == '%' && i+1 < argStr.length() && 
                    argStr.charAt(i+1) == 'd') {
                i += 2;
                formatStr += argsList.get(argCount);
                argCount++;
            } else {
                formatStr += argStr.charAt(i);
                i++;
            }
        }

        System.out.println(formatStr);

        return null;
    }
}

ClibCall 包含了一个集合类叫apiSet, 其用于存储库函数的函数名，当代码中有函数调用时，解释器拿到被调函数的名字，提交给ClibCall, 该类会在apiSet中查找是否含有与给定名字相同的字符串，如果有，那意味着该函数属于库函数。

由于目前我们只实现了一个库函数printf, 因此初始化时，我们把字符串”printf”加入到该集合中。 isAPICall 传入的是函数名，如果函数名包含在apiSet里面，那么返回true, 表明他是库函数调用。

invokeAPICall 用来执行给定的库函数，传入参数是库函数的名称。在里面，解释器根据不同的库函数名称，去实现不同的库函数。handlePrintfCall用于实现printf调用，首先，它获得输入参数，第一个输入参数是要显示到控制台上的字符串，在字符串中，可能会含有格式化字符，当前我们实现的printf可接受的格式化字符是%d. 在printf的模拟实现中，我们遍历每一个字符，当遇到%d时，我们从参数列表中获得对应的数值，然后把数值替换%d格式符，最后通过println把格式化后的字符串打印到控制台上。

有了库函数调用后，每当解释器解析到函数调用是，需要确定当前调用的函数是代码自己实现的，还是库函数提供的，这个机制的实现在UnaryExecutor中，代码如下：

public class UnaryNodeExecutor extends BaseExecutor{

    @Override
    public Object Execute(ICodeNode root) {
        executeChildren(root);

        int production = (Integer)root.getAttribute(ICodeKey.PRODUCTION); 
        String text ;
        Symbol symbol;
        Object value;
        ICodeNode child;

        switch (production) {
        ....
        case CGrammarInitializer.Unary_LP_ARGS_RP_TO_Unary:
            //先获得函数名
            String funcName = (String)root.getChildren().get(0).getAttribute(ICodeKey.TEXT);
            if (production == CGrammarInitializer.Unary_LP_ARGS_RP_TO_Unary) {
                ICodeNode argsNode = root.getChildren().get(1);
                ArrayList<Object> argList = (ArrayList<Object>)argsNode.getAttribute(ICodeKey.VALUE);
                FunctionArgumentList.getFunctionArgumentList().setFuncArgList(argList); 
            }

            //找到函数执行树头节点
            ICodeNode func = CodeTreeBuilder.getCodeTreeBuilder().getFunctionNodeByName(funcName);
            if (func != null) {
                Executor executor = ExecutorFactory.getExecutorFactory().getExecutor(func);
                executor.Execute(func);
                Object returnVal = func.getAttribute(ICodeKey.VALUE);
                if (returnVal != null) {
                    System.out.println("function call with name " + funcName + " has return value that is " + returnVal.toString());
                    root.setAttribute(ICodeKey.VALUE, returnVal);
                }
            } else {
                ClibCall libCall = ClibCall.getInstance();
                if (libCall.isAPICall(funcName)) {
                    Object obj = libCall.invokeAPI(funcName);
                    root.setAttribute(ICodeKey.VALUE, obj);
                } 
            }
        ....
        }