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如果能夠做完語義分析，得到帶類型的AST，或者更接近于虛擬機(jī)字節(jié)碼的結(jié)構(gòu)，那么你離整個(gè)編譯器的“落成”就不遠(yuǎn)了！

在這個(gè)步驟，你可以直接操作byte數(shù)組，也可以使用第三方的中間結(jié)構(gòu)，也可以使用字節(jié)碼類庫。

當(dāng)然，最直接的當(dāng)然是字節(jié)碼庫了，例如大名鼎鼎的ASM。

#ASM ASM庫很小，但是功能非常完善。所有的屬性都有一套封裝來支持，棧的大小，StackMapTable的計(jì)算做的都很好。當(dāng)然也有不好的地方，如果你給出的指令有問題它也不會報(bào)錯(cuò)，有時(shí)候計(jì)算StackMapTable時(shí)會拋出IndexOutOfBoundsException，讓人摸不著頭腦。而且，mvn中下載的是壓縮版本，報(bào)錯(cuò)不帶行數(shù)，也沒有源碼參考。用maven之類的進(jìn)行管理時(shí)還可能出現(xiàn)依賴沖突。

所以正確的做法是像Spring一樣，對它做一個(gè)repackaging，其實(shí)就是保留版權(quán)信息，然后把源代碼直接往項(xiàng)目里放，包名調(diào)整一下。比如我這么做。

字節(jié)碼的生成本質(zhì)上幾個(gè)循環(huán)就可以搞定了。 對類型需要類型名稱，修飾符，父類，接口，注解。 各字段，需要名稱，descriptor，注解。 構(gòu)造方法(<init>)，普通方法，static塊方法（<clinit>），它們需要名稱，descriptor，注解。相比較語法語義分析來說這一步實(shí)在是太簡單了。

這里介紹一下ASM庫的組成吧。

ASM庫主要由各個(gè)Visitor構(gòu)成。而Visitor都是abstract的類型，我們實(shí)際需要用到的是Writer。

• 類 ClassWriter
• 注解 AnnotationWriter
• 字段 FieldWriter
• 方法 MethodWriter

其中，只有ClassWriter是需要手動構(gòu)造的，其他幾個(gè)都是可以通過方法調(diào)用來獲取的。

new ClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_FRAMES)

建議參數(shù)中的COMPUTE_MAXS不要加上。因?yàn)闂５膹棾?我們需要在字節(jié)碼生成步驟手動完成（當(dāng)然，這取決于你的語義分析輸出，我的輸出是基本不帶POP的，因?yàn)镻OP可以很自然的由當(dāng)前棧深度分析出來，只有明確需要POP的地方才在語義分析中加上）。
比方說這樣一條語句(Integer.valueOf(1))，它將返回一個(gè)Integer類型的值。但是這個(gè)值沒有被變量或者字段接收，所以需要將其pop掉。這時(shí)可以分析出當(dāng)前棧深度為1，需要pop一次。于是在此加入一個(gè)pop，并將當(dāng)前棧深度減1。
實(shí)際上，要考慮的不僅僅是棧深度，還要考慮棧占用一個(gè)位置還是兩個(gè)位置。比如double和long就會占用兩個(gè)棧的位置，pop時(shí)不能用pop指令，而需要使用pop2。比如這里的實(shí)現(xiàn)，定義了一個(gè)結(jié)構(gòu)來指定占用多少的棧深度，并合理的pop出去。
由于有了這個(gè)自動pop的機(jī)制，棧最大深度也可以順便做出來，不必使用自動計(jì)算的最大深度了。

#生成器 在字節(jié)碼生成中，我定義了這樣幾個(gè)工具方法，來使代碼邏輯更明確

• int acc(List<SModifier> modifiers) 用來獲取Modifier
• String typeToDesc(STypeDef type) 用來獲取類型的descriptor
• String typeToInternalName(STypeDef type) 用來獲取internal name
• String methodDesc(STypeDef returnType, List<STypeDef> parameters) 用來獲取方法的descriptor

這些東西經(jīng)常需要獲取，所以單獨(dú)拎出來實(shí)現(xiàn)一下。

對于字段、方法、注解等結(jié)構(gòu)自然也是各管各的分開實(shí)現(xiàn)：

• void buildStatic(ClassWriter classWriter, List<Instruction> staticIns, List<ExceptionTable> exceptionTable) static塊
• void buildConstructor(ClassWriter classWriter, List<SConstructorDef> constructors) 構(gòu)造函數(shù)
• void buildField(ClassWriter classWriter, List<SFieldDef> fields) 字段
• void buildMethod(ClassWriter classWriter, List<SMethodDef> methods) 方法
• void buildParameter(MethodVisitor methodVisitor, List<SParameter> params) 參數(shù)
• void buildAnnotation(AnnotationVisitor annotationVisitor, SAnno anno) 注解

其中buildAnnotation經(jīng)常被調(diào)用，因?yàn)椴还苁穷?#xff0c;字段還是方法，都可能會有注解，甚至注解中還可以包含注解。所以上述這幾個(gè)方法內(nèi)部都有buildAnnotation的調(diào)用。

#指令 我實(shí)現(xiàn)的語義分析輸出的指令與字節(jié)碼非常接近，所以對每一個(gè)指令加一個(gè)if分支，并調(diào)用對應(yīng)的方法構(gòu)造指令即可。

ASM將指令依據(jù)調(diào)用所需操作數(shù)（不是棧內(nèi)操作數(shù)）進(jìn)行了分類。

• void visitInsn(int opcode) 不帶任何操作數(shù)的指令
• void visitIntInsn(int opcode, int operand) 只帶一個(gè)整數(shù)作為操作數(shù)的指令
• void visitVarInsn(int opcode, int var) 與局部變量相關(guān)的指令
• void visitTypeInsn(int opcode, String type) 接收一個(gè)internal name的指令
• void visitFieldInsn(int opcode, String owner, String name, String desc) 接收一個(gè)字段的指令。字段由類型/名稱/descriptor表示
• void visitMethodInsn(int opcode, String owner, String name, String desc, boolean itf) 接收一個(gè)方法的指令。方法由類型/名稱/descriptor/是否為接口方法 表示
• void visitInvokeDynamicInsn(String name, String desc, Handle bsm, Object... bsmArgs) InvokeDynamic特有指令
• void visitJumpInsn(int opcode, Label label) 跳轉(zhuǎn)指令
• void visitLdcInsn(Object cst) 取常量池指令。這里的參數(shù)會自動加到常量池中去。

到此，整個(gè)編譯器主體已經(jīng)完成（因?yàn)槭荍VM語言，所以編譯目標(biāo)到字節(jié)碼即可）。然而，接下來要做的工作還有很多，Evaluator，REPL，編譯器交互，語法高亮，ide支持等。不過至少最困難的部分終于結(jié)束了！

下一篇說說Evaluator和REPL怎么實(shí)現(xiàn)～

最后，希望看官能夠關(guān)注我的編譯器哦～Latte

轉(zhuǎn)載于:https://my.oschina.net/wkgcass/blog/704503

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的从零开始开发JVM语言（十三）代码生成与ASM的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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