Реализация компиляторов с языка ассемблера

Язык ассемблера, как правило, содержит мнемонические коды машинных команд. Чаще всего используется англоязычная мнемоника команд, но существуют и другие варианты языков ассемблера (в том числе существуют и русскоязычные варианты). Именно поэтому язык ассемблера, раньше носил название «язык мнемокодов» (сейчас это название уже практически не употребляется). Все возможные команды в каждом языке ассемблера можно разбить на две группы: в первую входят обычные команды языка, которые в процессе трансляции преобразуются в машинные команды; вторую составляют специальные команды языка, которые в машинные команды не преобразуются, но используются компилятором для выполнения задач компиляции (таких, например, как задача распределения памяти).

Синтаксис языка чрезвычайно прост. Команды исходной программы записываются обычно таким образом, чтобы на одной строке программы располагалась одна команда. Каждая команда языка ассемблера, как правило, может быть разделена на три составляющих, следующих последовательно одна за другой: поле метки, код операции и поле операндов. Компилятор с языка ассемблера обычно предусматривает и возможность наличия во входной программе комментариев, которые отделяются от команд заданным разделителем.

Поле метки содержит идентификатор, представляющий собой метку, либо является пустым. Каждый идентификатор метки может встречаться в программе на языке ассемблера только один раз. Метка считается описанной там, где она непосредственно встретилась в программе (предварительное описание меток не требуется). Метка может быть использована для передачи управления на помеченную ею команду. Нередко метка отделяется от остальной части команды специальным разделителем (чаще всего − двоеточием ’’: ”).

Код операций всегда представляет собой строго определенную мнемонику одной из возможных команд процессора или также строго определенную команду самого компилятора. Код операции записывается алфавитными символами входного языка. Чаще всего его длина составляет 3-4, реже − 5 или 6 символов.

Поле операндов либо является пустым, либо представляет собой список из одного, двух, реже − трех операндов. Количество операндов строго определено и зависит от кода операции − каждая операция языка ассемблера предусматривает жестко заданное число своих операндов. Соответственно, каждому из этих вариантов соответствуют безадресные, одноадресные, двухадресные или трёхадресные команды (большее число операндов практически не используется, в современныx ЭBM даже трёхадресные команды встречаются редко). Операндами могут быть идентификаторы или константы.

Особенностью языка ассемблера является то, что ряд идентификаторов в нем выделяется специально для обозначения регистров процессора. Такие идентификаторы, с одной стороны, не требуют предварительного описания, но, с другой, они не могут быть использованы пользователем для иных целей. Набор этих идентификаторов предопределен для каждого языка ассемблера.

Семантика языка ассемблера целиком и полностью определяется целевой вычислительной системой, на которую ориентирован данный язык. Семантика языка ассемблера определяет, какая машинная команда соответствует каждой команде языка ассемблера, а также то, какие операнды и в каком количестве допустимы для того или иного кода операции. Поэтому семантический анализ в компиляторе с языка ассемблера также прост, как и синтаксический. Основной его задачей является, проверить допустимость операндов для каждого кода операции, а также проверить, что все идентификаторы и метки, встречающиеся во входной программе, описаны и обозначающие их идентификаторы не совпадают с предопределенными идентификаторами, используемыми для обозначения кодов операции и регистров процессора.

Схемы синтаксического и семантического анализа в компиляторе с языка ассемблера могут быть, таким образом, реализованы на основе обычного конечного автомата. Именно эта особенность определила тот факт, что компиляторы с языка ассемблера исторически явились первыми компиляторами, созданными для ЭВМ. Существует также ряд других особенностей, которые присущи именно языкам ассемблера и упрощают построение компиляторов для них.

Компилятор с языка ассемблера является обычным компилятором, но значительно упрощенным по сравнению с любым компилятором с языка высокого уровня. Компиляторы с языка ассемблера реализуются чаще всего по двухпроходной схеме. На первом проходе компилятор выполняет разбор исходной программы, ее преобразование в машинные коды и одновременно заполняет таблицу идентификаторов. Но на первом проходе в машинных командах остаются незаполненными адреса тех операндов, которые размещаются в оперативной памяти. На втором проходе компилятор заполняет эти адреса и одновременно обнаруживает неописанные идентификаторы. Это связано с тем, что операнд может быть описан в программе после того, как он первый раз был использован. Тогда его адрес еще не известен на момент построения машинной команды, а поэтому требуется второй проход. Типичным примером такого операнда является метка, предусматривающая переход вперед по ходу последовательности команд.