由於語法分析本身比較複雜，所以我們將它拆分成 3 個部分進行講解，分別是：變數定義、函式定義、表示式。本章講解函式定義相關的內容。

本系列：

EBNF 表示

這是上一章的 EBNF 方法中與函式定義相關的內容。

variable_decl ::= type {'*'} id { ',' {'*'} id } ';'

function_decl ::= type {'*'} id '(' parameter_decl ')' '{' body_decl '}'

parameter_decl ::= type {'*'} id {',' type {'*'} id}

body_decl ::= {variable_decl}, {statement}

statement ::= non_empty_statement | empty_statement

non_empty_statement ::= if_statement | while_statement | '{' statement '}'
                     | 'return' expression | expression ';'

if_statement ::= 'if' '(' expression ')' statement ['else' non_empty_statement]

while_statement ::= 'while' '(' expression ')' non_empty_statement

12345678910111213141516

variable_decl::=type{'*'}id{','{'*'}id}';'function_decl::=type{'*'}id'('parameter_decl')''{'body_decl'}'parameter_decl::=type{'*'}id{','type{'*'}id}body_decl::={variable_decl},{statement}statement::=non_empty_statement|empty_statement

non_empty_statement::=if_statement|while_statement|'{'statement'}'|'return'expression|expression';'if_statement::='if''('expression')'statement['else'non_empty_statement]while_statement::='while''('expression')'non_empty_statement

解析函式的定義

上一章的程式碼中，我們已經知道了什麼時候開始解析函式的定義，相關的程式碼如下：

...
if (token == '(') {
    current_id[Class] = Fun;
    current_id[Value] = (int)(text + 1); // the memory address of function
    function_declaration();
} else {
...

1234567

...if(token=='('){current_id[Class]=Fun;current_id[Value]=(int)(text+1);// the memory address of functionfunction_declaration();}else{...

即在這斷程式碼之前，我們已經為當前的識別符號（identifier）設定了正確的型別，上面這斷程式碼為當前的識別符號設定了正確的類別（Fun），以及該函式在程式碼段（text segment）中的位置。接下來開始解析函式定義相關的內容：parameter_decl 及 body_decl。

函式引數與彙編程式碼

現在我們要回憶如何將“函式”轉換成對應的彙編程式碼，因為這決定了在解析時我們需要哪些相關的資訊。考慮下列函式：

int demo(int param_a, int *param_b) {
    int local_1;
    char local_2;

    ...
}

123456

intdemo(intparam_a,int*param_b){intlocal_1;charlocal_2;...}

那麼它應該被轉換成什麼樣的彙編程式碼呢？在思考這個問題之前，我們需要了解當 demo函式被呼叫時，計算機的棧的狀態，如下（參照第三章講解的虛擬機器）：

|    ....       | high address
+---------------+
| arg: param_a  |    new_bp + 3
+---------------+
| arg: param_b  |    new_bp + 2
+---------------+
|return address |    new_bp + 1
+---------------+
| old BP        | <- new BP
+---------------+
| local_1       |    new_bp - 1
+---------------+
| local_2       |    new_bp - 2
+---------------+
|    ....       |  low address

123456789101112131415

這裡最為重要的一點是，無論是函式的引數（如 param_a）還是函式的區域性變數（如local_1）都是存放在計算機的棧上的。因此，與存放在 資料段 中的全域性變數不同，在函式內訪問它們是通過 new_bp 指標和對應的位移量進行的。因此，在解析的過程中，我們需要知道引數的個數，各個引數的位移量。

函式定義的解析

這相當於是整個函式定義的語法解析的框架，程式碼如下：

void function_declaration() {
    // type func_name (...) {...}
    //               | this part

    match('(');
    function_parameter();
    match(')');
    match('{');
    function_body();
    //match('}');                 //  ①

    // ②
    // unwind local variable declarations for all local variables.
    current_id = symbols;
    while (current_id[Token]) {
        if (current_id[Class] == Loc) {
            current_id[Class] = current_id[BClass];
            current_id[Type]  = current_id[BType];
            current_id[Value] = current_id[BValue];
        }
        current_id = current_id + IdSize;
    }
}

1234567891011121314151617181920212223

voidfunction_declaration(){// type func_name (...) {...}// | this partmatch('(');function_parameter();match(')');match('{');function_body();//match('}'); // ①// ②// unwind local variable declarations for all local variables.current_id=symbols;while(current_id[Token]){if(current_id[Class]==Loc){current_id[Class]=current_id[BClass];current_id[Type]=current_id[BType];current_id[Value]=current_id[BValue];}current_id=current_id+IdSize;}}

其中①中我們沒有消耗最後的}字元。這麼做的原因是：variable_decl 與 function_decl是放在一起解析的，而 variable_decl 是以字元 ; 結束的。而 function_decl 是以字元 }結束的，若在此通過 match 消耗了 ‘;’ 字元，那麼外層的 while 迴圈就沒法準確地知道函式定義已經結束。所以我們將結束符的解析放在了外層的 while 迴圈中。

而②中的程式碼是用於將符號表中的資訊恢復成全域性的資訊。這是因為，區域性變數是可以和全域性變數同名的，一旦同名，在函式體內區域性變數就會覆蓋全域性變數，出了函式體，全域性變數就恢復了原先的作用。這段程式碼線性地遍歷所有識別符號，並將儲存在 BXXX 中的資訊還原。

解析引數

parameter_decl ::= type {'*'} id {',' type {'*'} id}

1	parameter_decl::=type{''}id{','type{''}id}

解析函式的引數就是解析以逗號分隔的一個個識別符號，同時記錄它們的位置與型別。

int index_of_bp; // index of bp pointer on stack

void function_parameter() {
    int type;
    int params;
    params = 0;
    while (token != ')') {
        // ①

        // int name, ...
        type = INT;
        if (token == Int) {
            match(Int);
        } else if (token == Char) {
            type = CHAR;
            match(Char);
        }

        // pointer type
        while (token == Mul) {
            match(Mul);
            type = type + PTR;
        }

        // parameter name
        if (token != Id) {
            printf("%d: bad parameter declaration\n", line);
            exit(-1);
        }
        if (current_id[Class] == Loc) {
            printf("%d: duplicate parameter declaration\n", line);
            exit(-1);
        }

        match(Id);

        //②
        // store the local variable
        current_id[BClass] = current_id[Class]; current_id[Class]  = Loc;
        current_id[BType]  = current_id[Type];  current_id[Type]   = type;
        current_id[BValue] = current_id[Value]; current_id[Value]  = params++;   // index of current parameter

        if (token == ',') {
            match(',');
        }
    }

    // ③
    index_of_bp = params+1;
}

1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950

intindex_of_bp;// index of bp pointer on stackvoidfunction_parameter(){inttype;intparams;params=0;while(token!=')'){// ①// int name, ...type=INT;if(token==Int){match(Int);}elseif(token==Char){type=CHAR;match(Char);}// pointer typewhile(token==Mul){match(Mul);type=type+PTR;}// parameter nameif(token!=Id){printf("%d: bad parameter declaration\n",line);exit(-1);}if(current_id[Class]==Loc){printf("%d: duplicate parameter declaration\n",line);exit(-1);}match(Id);//②// store the local variablecurrent_id[BClass]=current_id[Class];current_id[Class]=Loc;current_id[BType]=current_id[Type];current_id[Type]=type;current_id[BValue]=current_id[Value];current_id[Value]=params++;// index of current parameterif(token==','){match(',');}}// ③index_of_bp=params+1;}

其中①與全域性變數定義的解析十分一樣，用於解析該引數的型別。

而②則與上節中提到的“區域性變數覆蓋全域性變數”相關，先將全域性變數的資訊儲存（無論是是否真的在全域性中用到了這個變數）在 BXXX 中，再賦上區域性變數相關的資訊，如 Value 中存放的是引數的位置（是第幾個引數）。

③則與彙編程式碼的生成有關，index_of_bp 就是前文提到的 new_bp 的位置。

函式體的解析

我們實現的 C 語言與現代的 C 語言不太一致，我們需要所有的變數定義出現在所有的語句之前。函式體的程式碼如下：

void function_body() {
    // type func_name (...) {...}
    //                   -->|   |<--

    // ... {
    // 1. local declarations
    // 2. statements
    // }

    int pos_local; // position of local variables on the stack.
    int type;
    pos_local = index_of_bp;

    // ①
    while (token == Int || token == Char) {
        // local variable declaration, just like global ones.
        basetype = (token == Int) ? INT : CHAR;
        match(token);

        while (token != ';') {
            type = basetype;
            while (token == Mul) {
                match(Mul);
                type = type + PTR;
            }

            if (token != Id) {
                // invalid declaration
                printf("%d: bad local declaration\n", line);
                exit(-1);
            }
            if (current_id[Class]) {
                // identifier exists
                printf("%d: duplicate local declaration\n", line);
                exit(-1);
            }
            match(Id);

            // store the local variable
            current_id[BClass] = current_id[Class]; current_id[Class]  = Loc;
            current_id[BType]  = current_id[Type];  current_id[Type]   = type;
            current_id[BValue] = current_id[Value]; current_id[Value]  = ++pos_local;   // index of current parameter

            if (token == ',') {
                match(',');
            }
        }
        match(';');
    }

    // ②
    // save the stack size for local variables
    *++text = ENT;
    *++text = pos_local - index_of_bp;

    // statements
    while (token != '}') {
        statement();
    }

    // emit code for leaving the sub function
    *++text = LEV;
}

123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263

voidfunction_body(){// type func_name (...) {...}// -->| |<--// ... {// 1. local declarations// 2. statements// }

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