Language

Содержание

• Аннотация
• Frontend
• Midlend
• Backend
• Архитектура проекта
• Синтаксис
• Программы
• Как собирать
• Благодарность

---

Аннотация

Футбольный язык программирования (Football Language of programming) - программа, которая содержит в себе 3 блока: Frontend, Midlend, Backend.

Рассмотрим поподробнее каждую из подпрограмм.

Frontend

• Данная подпрограмма считавает данные из текстового файла, в котором содержится программа, написанная на моем языке, и с помощью токенизатора создает лексемы, в которых содержатся числа, переменные, стандартные функции, оператооры, ключевые слова.
• Далее с помощью рекурсивного спуска (алгоритм синтаксического анализа) происходит проверка текста программы на синтаксические ошибки, создаются узлы для дерева, в которых хранится информация: тип элемента, его стандартное условное обозначение и свзязь его с потомками.
• Также вo Frontend включена программа Build_graphviz, которая строит дерево в и записывает его узлы и свзяи в файл с расширением .dot

Midlend

• Данная подпрограмма упрощает созданное в Frontend дерево с помощью двух фунций simplifier_conv_of_const (свертка костант), которая считывает поддеревья, которые содержат лишь числа и математические оперции, и функция remove_neutral_elements (удаление нейтральных элементов), удаляет ненужные поддеревья, которые содержат уиножение на 0, прибавление 0, умножение на 1.
• Программа в случае сохранения поддерева копирует его.
• После выполнения всех действий дерево печтатеся в скобочном формате в файл file_output.txt, в котором хранится информация о каждом узле:
  • его тип
  • его условное обозначение

Пример:

  { #4# #=# { #1# #noRoots# }{ #0# #-111# }}

Таблица типов данных в дереве программы:

  enum Class_type
  {                     // examples
      T_NUM     =  0,   // 234, -15
      T_VAR     =  1,   // Messi, x
      T_OP      =  2,   // +, /, ^
      T_OP_LONG =  3,   // sin, sqrt, exp
      T_KEY_W   =  4,   // =, ;
      T_CBR_O   =  5,   // {
      T_CBR_C   =  6,   // }
      T_FUNC    =  7,   // in, out
      T_IF_     =  8,   // if
      T_SIGN    =  9,   // ==, >=
      T_WHILE   =  10,  // while
      DEFUALT   = -1,   // null
  };

Backend

• Данная подпрограмма состоит из трех этапов:
  • input_output
  • translator
  • processor
• Подпрограмма input_output.cpp считывает информацию из файла file_output.txt и создает по нему дерево. Алгоритм реализован с помощью стека (вместо рекурсии). Созданное дерево эквивалентно дереву из Midlend.
• Подпрограмма translator на основе созданного дерева создает ассемблерный код. Алгоритм основан на рекурсии.
  • если встречается число, то создается команда push число
  • если встречается переменная, то происходит проверка на ее инициализацию а затем печатается команда push [ переменная ] (если это инициализация, то pop [ переменная ])
  • если это условный оператор, то сначала обходится поддерево с условием, затем поддерево с телом. для проверки условия используются условные джампы, например jbe (<=), je (==), ja (>) и тд.
  • если встречается оператор, то печатается его ассемблерная команда, например add, sqrt и тд.
• Программа processor состоит из двух блоков: Assembler и СPU
  • Assembler считывает передавеаемый ему ассемблерный код и создает байткод
  • CPU cчитывает созданный ассемблером байткод и декодирует команды и выполняет их.

Архитектура проекта

• Frontend
  • src
    • input_output.cpp // содержаться функции распечатки дерева
    • main.cpp
    • pacer.cpp // токенизатор и алгоритм синтаксического анализа
  • include
    • parcer.h
  • library
    • commands.h
    • library_of_defines.h // библиотека макросов
    • errors.h
• Midlend
  • src
    • simplifier.cpp // 2 функции упрощения дерева
  • include
    • simplifier.h
• Backend
  • src
    • input_iutput.cpp // функции считывания дерева и его печати
    • main.cpp
    • translator.cpp // функция создания ассемблерного кода
  • include
    • backend.h
  • library
    • commands.h
    • library_of_defines.h
    • error.h
  • processor
    • Stack
    • Assembler
      • src: assembler.cpp
      • include: assembler.h
    • CPU
      • src: CPU.h
      • include: CPU.h
    • Library
      • DSL.h
      • commands.h

Синтаксис

Условия

• алгоритм синтаксического анализа

  G         ::= equation '\0'
  equation  ::= assign ( ';'|'}' assign )+
  assign    ::= var /*переменная*/ '=' E | var /*функция*/ '(' var')' | var /*условный оператор*/ condition body
  condition ::= '(' E 'SIGN' E ')'
  body      ::= '{' equation '}'
  E         ::= T ( '+'|'-' T )+
  T         ::= P ( '*'|'/' P )+
  P         ::= '(' E ')' | '(' E ')' '^' pow | /*op_long|var*/ F | N
  pow       ::= '(' E ')'
  F         ::= 'op_long' P | 'variable'
  var       ::= 'variable' | 'if' | 'while' | 'func' /*in|out*/
  N         ::= 'num'

Футбольный Синтаксис

  VAR           //  if
  Extra_time    //  while
  match_start   //  {
  match_end     //  }
  score         //  =
  Kick_off      //  in()  - функция ввода с клавиитауры
  Change        //  out() - фцнкция вывода

Знаки сравнения

  red_cards     //  <
  yellow_cards  //  >
  assists       //  ==
  goals         //  <=
  ball_touch    //  >=
  loose         //  !=

Программы

• Для добавления новой программы, написанной на моем языке, стоит сначала изучить синтаксис, затем создать текстовый файл в папке text_files и добавить путь до этого файла в Makefile в переменную program.

Пример программы equation_solver

  Kick_off (Messi);    // ввод с клавиатуры
  Kick_off (Neymar);   // ввод с клавиатуры
  Kick_off (Kante);    // ввод с клавиатуры

  anyNum score 888;
  noRoots score -111;

  VAR (Messi assists 0)   // a == 0
  match_start
      VAR (Kante assists 0)  // c == 0
      match_start
          VAR (Neymar assists 0)  // b == 0
          match_start
              Golovin score anyNum;
          match_end

          VAR (Neymar loose 0)  // b != 0
          match_start
              Golovin score 0;
          match_end
      match_end

      VAR (Kante loose 0)  // c != 0
      match_start
          Golovin score 0 - Kante / Neymar;
      match_end

      Change (Golovin);
  match_end

  VAR (Messi loose 0)  // a != 0
  match_start
      Dybala score Neymar * Neymar - 4 * Messi * Kante;  // d = b*b - 4ac

      VAR (Dybala assists 0)  // d == 0
      match_start
          Golovin score 0 - Neymar / (2 * Messi);
          Change (Golovin);
      match_end

      VAR (Dybala red_cards 0)  // d < 0
      match_start
          Golovin score noRoots;
          Change (Golovin);
      match_end

      VAR (Dybala yellow_cards 0)  // d > 0
      match_start
          Harry_Kane score sqrt(Dybala);
          Golovin score (Harry_Kane - Neymar) / 2;
          Mbape score 0 - (Harry_Kane + Neymar) / 2;
          Change (Golovin);
          Change (Mbape);
      match_end
  match_end

Пример программы factorial

  Kick_off (Neymar);   // ввод с клавиатуры

  undef score -111;
  Salah score 1;

  VAR (Neymar goals 1)  // если номер меньше 1
  match_start

      VAR (Neymar red_cards 0)  // если номер отрицательный
      match_start
          Salah score undef;
          Change (Salah);
      match_end

      VAR (Neymar ball_touch 0)  // если номер 1 или 0
      match_start
          Salah score 1;
          Change (Salah);
      match_end

  match_end

  VAR (Neymar yellow_cards 1)
  match_start

      Extra_time (Neymar yellow_cards 0)  // цикл while
      match_start
          Salah score Salah * Neymar;
          Neymar score Neymar - 1;
      match_end

      Change (Salah);

  match_end

Как собирать

• Сборка осуществляется с помощью Cmake

  cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -S . -B build

  cmake --build build

Выбираем файл для компиляци. Пример для factorial.txt

  build/front.x text_files/factorial.txt   

  build/back.x text_files/file_output.txt text_files/asm_file.txt  

  build/asm.x text_files/asm_file.txt  Backend/processor/Assembler/res_ass.txt

  build/proc.x Backend/processor/Assembler/res_ass.txt  text_files/result_file.txt

Благодарность

• Преподаватель Илья Дединский
• Ментор Алексей Дурнов