简单编译器的实现 (五) 添加了对if, for, while语句的支持, 并且可以模拟程序的运行

趁两个晚上的时间  学习了一下if, for, while语句的编译,   现在可以模拟程序的运行

目前仅支持int变量声明 其他的还有些问题 , 可以得到程序运行结果

代码如下  仅供感兴趣者参考

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

using System.Windows.Forms;

using System.Reflection;
using System.Reflection.Emit;

namespace compiler
{


    class CompilerTable
    {
        public static string[] tables = new string[] {  "{", "}", "(", ")", "+", "-", "*", "/", "=", "if", "else","while","for", ",", ";", "i" };

        public static string[] typeTable = new string[] { "int", "double", "string" };

        public static string[] logicOperators = new string[] { ">", "<", ">=", "<=", "==", "!=", "||", "&&" };
       
        public static string Sym(string str)
        {
            foreach (string s in tables)
            {
                if (str == s) return s;
            }
            foreach (string s in typeTable)
            {
                if (str == s) return "type";
            }
            foreach (string s in logicOperators)
            {
                if (str == s) return "logicOP";
            }

            return "i";

        }



        public static bool IsDigit(string str)
        {
            if (str == "") return false;

            if ((str[0] >= '0') && (str[0] <= '9')) return true;

            return false;
        }
    }



    class OP
    {
        public string op;
        public string result;
        public string arg1;
        public string arg2;
    }

   

    class CompilerExcute
    {
        SortedList<string, object> variables = new SortedList<string, object>();


        static object NewObject(string Name, object[] objs)
        {
            object obj = null;
            try
            {
                
                Assembly _Assembly = Assembly.GetEntryAssembly();
                Type type = _Assembly.GetType(Name);

                if (type == null)
                {
                     _Assembly = Assembly.GetCallingAssembly();

                     type = _Assembly.GetType(Name);
                }
                
                if (type == null)
                {
                    _Assembly = Assembly.GetExecutingAssembly();

                    type = _Assembly.GetType(Name);
                }
                

                if (type == null) return null;

                if (objs != null)
                    obj = Activator.CreateInstance(type, objs);
                else
                    obj = Activator.CreateInstance(type);

            }
            catch (TypeLoadException e)
            {
                MessageBox.Show("I dont know this kind of class =" + Name, e.Message);
            }
            return obj;
        }

        SortedList<string, string> typeMapping = new SortedList<string, string>();

        public CompilerExcute()
        {
            if (typeMapping.Count == 0)
            {
                typeMapping.Add("int", typeof(int).ToString());
                typeMapping.Add("double", typeof(double).ToString());
                typeMapping.Add("string", typeof(string).ToString());

            }
        }


        public void Excute(List<OP> op_list)
        {
            variables.Clear();

            int IP = 0;

            while (IP < op_list.Count)
            {
                OP op = op_list[IP];

                if (op.op == "Variable")
                {
                    string typename=op.arg1;

                    if (typename == "int") variables.Add(op.result, new int());
                    if (typename == "double") variables.Add(op.result, new double());
                    if (typename == "string") variables.Add(op.result, new string(' ', 1));
                   

                    if (!typeMapping.ContainsKey(typename))
                    {
                        object obj = NewObject(typename, null);

                        if (obj == null)
                        {
                            MessageBox.Show("can new variable of type " + typename);
                            return;
                        }

                        variables.Add(op.result, obj);
                    }

                    IP++;

                    continue;
                }

                object arg1_obj = 0, arg2_obj = 0;
                Type type = null;

                if (variables.IndexOfKey(op.result) < 0) variables.Add(op.result, 0);

                if (op.arg1 != "")
                {
                    if (CompilerTable.IsDigit(op.arg1))
                    {
                        arg1_obj = int.Parse(op.arg1);                        
                    }
                    else
                    {
                        arg1_obj = variables[op.arg1];                        
                    }
                }

                if (op.arg2 != "")
                {
                    if (CompilerTable.IsDigit(op.arg2))
                        arg2_obj = int.Parse(op.arg2);
                    else if (op.arg2 != "")
                        arg2_obj = (int)variables[op.arg2];
                }

                string code = ToCode(IP,op);

                if (arg1_obj is int)
                {
                    int arg1 = (int)arg1_obj;
                    int arg2 = (int)arg2_obj;

                    if (op.op == "=") variables[op.result] = arg1;
                    if (op.op == "+") variables[op.result] = arg1 + arg2;
                    if (op.op == "*") variables[op.result] = arg1 * arg2;
                    if (op.op == "-") variables[op.result] = arg1 - arg2;
                    if (op.op == "/") variables[op.result] = arg1 / arg2;

                    if (op.op == ">") variables[op.result] = Convert.ToInt32(arg1 > arg2);
                    if (op.op == "<") variables[op.result] = Convert.ToInt32(arg1 < arg2);
                    if (op.op == ">=") variables[op.result] = Convert.ToInt32(arg1 >= arg2);
                    if (op.op == "<=") variables[op.result] = Convert.ToInt32(arg1 <= arg2);
                    if (op.op == "==") variables[op.result] = Convert.ToInt32(arg1 == arg2);
                    if (op.op == "!=") variables[op.result] = Convert.ToInt32(arg1 != arg2);
                    if (op.op == "||") variables[op.result] = Convert.ToInt32(arg1 | arg2);
                    if (op.op == "&&") variables[op.result] = Convert.ToInt32(arg1 & arg2);
                }
                if (arg1_obj is double)
                {
                    double arg1 = (double)arg1_obj;
                    double arg2 = (double)arg2_obj;

                    if (op.op == "=") variables[op.result] = arg1;
                    if (op.op == "+") variables[op.result] = arg1 + arg2;
                    if (op.op == "*") variables[op.result] = arg1 * arg2;
                    if (op.op == "-") variables[op.result] = arg1 - arg2;
                    if (op.op == "/") variables[op.result] = arg1 / arg2;

                    if (op.op == ">") variables[op.result] = Convert.ToInt32(arg1 > arg2);
                    if (op.op == "<") variables[op.result] = Convert.ToInt32(arg1 < arg2);
                    if (op.op == ">=") variables[op.result] = Convert.ToInt32(arg1 >= arg2);
                    if (op.op == "<=") variables[op.result] = Convert.ToInt32(arg1 <= arg2);
                    if (op.op == "==") variables[op.result] = Convert.ToInt32(arg1 == arg2);
                    if (op.op == "!=") variables[op.result] = Convert.ToInt32(arg1 != arg2);
                   
                }
                if (arg1_obj is string )
                {
                    string arg1 = (string)arg1_obj;
                    string arg2 = (string)arg2_obj;

                    if (op.op == "=") variables[op.result] = arg1;
                    if (op.op == "+") variables[op.result] = arg1 + arg2;

                    if (op.op == "==") variables[op.result] = Convert.ToInt32(arg1 == arg2);
                    if (op.op == "!=") variables[op.result] = Convert.ToInt32(arg1 != arg2);
                }

                IP++;

                if (op.op == "IfGoto")
                {
                    int arg1 = (int)arg1_obj;

                    if (arg1 > 0) IP = int.Parse(op.result);
                }
                if (op.op == "Goto")
                {
                    IP = int.Parse(op.result);
                }

            }

        }

        public string ToCode(int line, OP op)
        {
            string code = "(" + line.ToString() + ")  ";

            if (op.op == "=")
            {
                return code + op.result + op.op + op.arg1 + "; ";
            }
            if ((op.op == "+") || (op.op == "-") || (op.op == "*") || (op.op == "/"))
            {
                return code + op.result + "=" + op.arg1 + op.op + op.arg2 + "; ";

            }
            if ((op.op == ">") || (op.op == ">=") || (op.op == "<") || (op.op == "<=") || (op.op == "==") || (op.op == "!=") || (op.op == "||")|| (op.op == "&&"))
            {
                return code + op.result + "=" + op.arg1 + op.op + op.arg2 + "; ";

            }
            if (op.op == "Variable")
            {
                return code + " :  " + op.op + "  " + op.arg1+"  "+ op.result + "; ";
            }
            if (op.op == "Goto")
            {
                return code + " :  " + op.op + op.result + "; ";
            }
            if (op.op == "IfGoto")
            {
                return code + " If " + op.arg1.ToString() + " Goto " + op.result + "; ";
            }
            return "";
        }

        public string ToCode(List<OP> op_list)
        {
            string code = "";
            int line = 0;

            foreach (OP op in op_list)
            {
                code += ToCode(line++, op);

            }

            return code;

        }

        public object  GetValue(string name)
        {
            if(variables.ContainsKey(name)) return variables[name];

            return null;
        }
    }

    class Compiler
    {
        int count = 0;
        string[] words;

        List<OP> op_list = new List<OP>();

        //string code = "int a ; int b , c ;  a = a + 10 + b + c ; #";

        // string code = "a = a + 10 + b * 10 * 3 + c ; ";
      //  string code = " int a , b = 5 , c = 4 ; int d , e ; a = 5 ; if ( a + c ) { d  =  10 ;  d  =  5 + 5 : if ( d ) d = 100 ; }  else { d = 20 ; d = 10 + 10 ; d = 200 ; } a = 10 + d ; a = a + d ;  d = d ; ; ";
       // string code = " int a , b = 5 ; a = 5 ; while  ( a  >  1  ) { a  =  a - 1 ;  b = b + 1 ; } ; ";
        string code = " int a , b = 0 , i ;  a = 5 ; for  ( i = 0 ; i  <  10 ; i = i + 1 ) { a  =  a - 1 ;  b = b + 1 ;  } ; ";

        public Compiler()
        {
            string[] ss = code.Split(' ');


            words = new string[5000];
            foreach (string s in ss)
            {
                if (s.Length > 0) words[count++] = s;
            }

            count = 0;


            //int a = 10;
            //int a2 = 10;
            //object b = a;
            //object b2 = a2;
            //object bb = b + b2;

            //string s1=b.GetType().ToString();

            //string s2 = ((object)a).GetType().ToString();

            //object ss1 = s1;
            //object ss2 = s2;

            //object  ss = ss1 + ss2;

            Start();

            CompilerExcute excute = new CompilerExcute();

            string sss = excute.ToCode(op_list);

            excute.Excute(op_list);



            int aa= (int)excute.GetValue("a");
            int bb = (int)excute.GetValue("b");
            

        }

        string sym;
        string id;
        public void Scaner()
        {
            if (words[count] == null) return;

            sym = CompilerTable.Sym(words[count]);

            id = words[count];

            count++;

        }


        public void Start()
        {
            Scaner();
            Code();
        }

        static int _t = 0;

        public string NewTemp()
        {
            return "T" + (_t++).ToString();
        }



        public int Emit(string opt, string result, string arg1, string arg2)
        {

            OP op = new OP();
            op.op = opt;
            op.result = result;
            op.arg1 = arg1;
            op.arg2 = arg2;

            op_list.Add(op);

            return op_list.Count - 1;

        }
        public int Emit(string opt, int result, string arg1, string arg2)
        {
            return Emit(opt, result.ToString(), arg1, arg2);

        }



        public string Lookup(string name)
        {
            return name;
        }

        //        // 产生式如下

        //Statement->st{st}    //声明变量

        //st->int st1{,st1} ;

        //st1->i{=i};


        //Body->S{S}|{Body}          //主体赋值表达式

        

        //Expression->Term{+Term|-Term}
        //Term->Factor{*Factor|/Factor}
        //Factor->i|(Expression)

        //Code->{ Statement} Body   //

        // >, <,  >=, <=, !=, ==, ||, && 

        public void Code()
        {           
            Body(0);
        }
      




        public void Body(int level)
        {
            if (sym == "{")
            {
                Scaner();   // {

                Body(level+1);

                Scaner();    // }

                return;
            }

            while ((sym == "type") || (sym == "i") || (sym == "if") || (sym == "while") || (sym == "for")) Sentence(level);

           
        }







        void backpatch(int index, int address)
        {
            op_list[index].result = address.ToString();
        }




        public void Sentence(int level)
        {
            

            if (sym == "i") { Assignment(level); return; }

            if (sym == "if") { If_Sentence(level); return; }

            if (sym == "while") { While_Sentence(level); return; }

            if (sym == "for") { For_Sentence(level); return; }

            if (sym == "type") { Statement( ); return; }


            if (sym == ";") {  Scaner();  return; }


        }

        public void Statement()
        {
            string typeKind = id;

            Scaner();

            StatementOne(typeKind);

            while (sym == ",")
            {
                Scaner();
                StatementOne(typeKind);
            }

            Scaner(); // shouble be ;

        }

        public void StatementOne(string typekind)
        {

            if (sym != "i") return;  //error

            string variable = id;

            Emit("Variable", variable, typekind, "");

            Scaner();

            if (sym == "=")
            {
                Scaner();
                //得到初始值
                Emit("=", variable, id, "");

                Scaner();  //should be   , or ;
            }


        }

        


        public void For_Sentence(int level)
        {
            
            Scaner();   // for
            Scaner();  // shouble be (

            Sentence(level);

           

            int E_Decide=op_list.Count;

            String E = LogicExpression();

            int E_True=Emit("IfGoto", 0, E, "");

            int E_False = Emit("Goto", 0, "", "");

            Scaner(); //shouble be ;

            int nextLoop = op_list.Count;

            Sentence(level);

            Scaner();  // shouble be )

            Emit("Goto", E_Decide, "", "");


            backpatch(E_True, op_list.Count);

            Body(level);

            Emit("Goto", nextLoop, "", "");

            backpatch(E_False, op_list.Count);

        }


        public void While_Sentence(int level)
        {
            
            Scaner();
           
            Scaner();  // shouble be (

            int E_decide=op_list.Count;

            string E = LogicExpression();

            Scaner(); //shouble be )

            Emit("IfGoto", op_list.Count + 2, E, "");

            int E_false = Emit("Goto", 0, "", "");

            Body(level );

            Emit("Goto", E_decide,"","");

            backpatch(E_false, op_list.Count);
        }



        public void If_Sentence(int level)
        {
           
            Scaner();  //should be if

            Scaner();  // shouble be (

            string E = LogicExpression();

            Scaner(); //shouble be )


            Emit("IfGoto", op_list.Count + 2, E, "");

            int E_false = Emit("Goto", 0, "", "");

            Body(level+1);

            int E_True_Done = Emit("Goto", 0, "", "");

            backpatch(E_false, op_list.Count);

            if (sym == "else")
            {
                Scaner();   // should be else

                Body(level + 1);
            }
           

            backpatch(E_True_Done, op_list.Count);
        }


        public string Assignment(int level)
        {
            if (sym != "i") return "error"; ;

            string A1 = id;

            Scaner();

            if (sym == "=")
            {
                Scaner();

                Emit("=", A1, Expression(), "");
            }

            if (sym == ";")
                Scaner();      //should be ;  but in for loop ,the last sentence has no ; for end
            else if (sym != ")")
                return "error";

            return A1;
        }


        public string LogicExpression()
        {
            String L = Expression();

            if (sym == "logicOP")
            {
                string rop = id;

                Scaner();  // >

                string L2 = Expression();

                string temp = NewTemp();

                Emit(rop, temp, L, L2);

                L = temp;
            }
            return L;
        }

        public string Expression()
        {
            string E1 = Term();

            while ((sym == "+") || (sym == "-"))
            {
                string op = sym;

                Scaner();

                string E2 = Term();

                string temp = NewTemp();

                Emit(op, temp, E1, E2);

                E1 = temp;
            }

            return E1;
        }


        public string Term()
        {
            string T1 = Factor();

            while ((sym == "*") || (sym == "/"))
            {
                string op = sym;

                Scaner();

                string T2 = Factor();

                string temp = NewTemp();

                Emit(op, temp, T1, T2);

                T1 = temp;
            }

            return T1;

        }

        public string Factor()
        {
            if (sym == "i")
            {
                string F1 = id;

                Scaner();

                return F1;
            }
            if (sym == "(")
            {
                Scaner();  // (

                string F1 = Expression();

                Scaner(); // )

                return F1;
            }

            return "error";

        }

    }
}