異常終了時の返り値を0から1へ変更
[YACASL2.git] / src / assemble.c
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <string.h>
4 #include <ctype.h>
5 #include <assert.h>
6
7 #include "assemble.h"
8 #include "cerr.h"
9
10 /**
11  * アセンブルモード: src, label, onlylabel, asdetail, onlyassemble
12  */
13 ASMODE asmode = {false, false, false, false, false};
14
15 /**
16  * アセンブル時の、現在およびリテラルのアドレスとプログラム入口名: ptr, lptr, prog
17  */
18 ASPTR *asptr;
19
20 /**
21  * アセンブルのエラー定義
22  */
23 static CERR cerr_assemble[] = {
24     { 106, "operand mismatch in assemble command" },
25     { 107, "no label in START" },
26     { 108, "not command of operand \"r\"" },
27     { 109, "not command of operand \"r1,r2\"" },
28     { 110, "not command of operand \"r,adr[,x]\"" },
29     { 111, "not command of operand \"adr[,x]\"" },
30     { 112, "not command of no operand" },
31     { 113, "operand too many in COMET II command" },
32     { 119, "out of COMET II memory" },
33     { 120, "GR0 in operand x" },
34     { 122, "cannot create hash table" },
35     { 124, "more than one character in literal" },
36     { 125, "not GR in operand x" },
37 };
38
39 void printline(FILE *stream, const char *filename, int lineno, char *line);
40
41 WORD getadr(const char *prog, const char *str, PASS pass);
42
43 WORD getgr(const char *str, bool is_x);
44
45 WORD getliteral(const char *str, PASS pass);
46
47 void writememory(WORD word, WORD adr, PASS pass);
48
49 void writestr(const char *str, bool literal, PASS pass);
50
51 void writedc(const char *str, PASS pass);
52
53 void assemble_start(const CMDLINE *cmdl, PASS pass);
54
55 void assemble_ds(const CMDLINE *cmdl, PASS pass);
56
57 void assemble_end(const CMDLINE *cmdl, PASS pass);
58
59 void assemble_dc(const CMDLINE *cmdl, PASS pass);
60
61 void assemble_in(const CMDLINE *cmdl, PASS pass);
62
63 void assemble_out(const CMDLINE *cmdl, PASS pass);
64
65 void assemble_rpush(const CMDLINE *cmdl, PASS pass);
66
67 void assemble_rpop(const CMDLINE *cmdl, PASS pass);
68
69 bool casl2cmd(CMD *cmdtbl, const CMDLINE *cmdl, PASS pass);
70
71 bool assemble_comet2cmd(const CMDLINE *cmdl, PASS pass);
72
73 bool assembletok(const CMDLINE *cmdl, PASS pass);
74
75 bool assembleline(const char *line, PASS pass);
76
77 /**
78  * アセンブラ命令
79  */
80 static CMD ascmd[] = {
81     { "START", assemble_start },
82     { "END", assemble_end },
83     { "DS", assemble_ds },
84     { "DC", assemble_dc },
85     { NULL, NULL }
86 };
87
88 /**
89  * マクロ命令
90  */
91 static CMD macrocmd[] = {
92     { "OUT", assemble_out },
93     { "IN", assemble_in },
94     { "RPUSH", assemble_rpush },
95     { "RPOP", assemble_rpop },
96     { NULL, NULL }
97 };
98
99 /**
100  * アセンブルのエラーをエラーリストに追加
101  */
102 void addcerrlist_assemble()
103 {
104     addcerrlist_tok();
105     addcerrlist_word();
106     addcerrlist_label();
107     addcerrlist(ARRAYSIZE(cerr_assemble), cerr_assemble);
108 }
109
110 /**
111  * ファイルストリームの現在行を番号付きで表示する
112  */
113 void printline(FILE *stream, const char *filename, int lineno, char *line)
114 {
115     fprintf(stream, "%s:%5d:%s", filename, lineno, line);
116 }
117
118 /**
119  * アドレスを返す
120  * アドレスには、リテラル/10進定数/16進定数/アドレス定数が含まれる
121  */
122 WORD getadr(const char *prog, const char *str, PASS pass)
123 {
124     WORD adr = 0x0;
125
126     if(*str == '=') {
127         adr = getliteral(str, pass);
128     } else if(isdigit(*str) || *str == '-' || *str == '#') {
129         adr = nh2word(str);
130     } else {
131         if(pass == SECOND && (adr = getlabel(prog, str)) == 0xFFFF) {
132             if(prog != NULL) {
133                 setcerr(103, str);    /* label not found */
134             }
135         }
136     }
137     return adr;
138 }
139
140 /**
141  * 汎用レジスタを表す文字列 "GR[0-7]" から、レジスタ番号 [0-7] をWORD値で返す
142  * 文字列が汎用レジスタを表さない場合は、0xFFFFを返す
143  * is_xがtrueの場合は指標レジスタ。GR0が指定された場合は、COMET IIの仕様によりエラー発生
144  */
145 WORD getgr(const char *str, bool is_x)
146 {
147     assert(str != NULL);
148     WORD r;
149
150     /*  "GR[0-7]" 以外の文字列では、0xFFFFを返して終了 */
151     if(!(strlen(str) == 3 && strncmp(str, "GR", 2) == 0 &&
152          (*(str+2) >= '0' && *(str+2) <= '0' + (GRSIZE - 1))))
153     {
154         return 0xFFFF;
155     }
156     r = (WORD)(*(str+2) - '0');
157     /* GR0は指標レジスタとして用いることができない */
158     if(is_x == true && r == 0x0) {
159         setcerr(120, NULL);    /* GR0 in operand x */
160         return 0x0;
161     }
162     return r;
163 }
164
165 /**
166  * 定数の前に等号(=)をつけて記述されるリテラルを返す
167  * リテラルには、10進定数/16進定数/文字定数が含まれる
168  */
169 WORD getliteral(const char *str, PASS pass)
170 {
171     assert(*str == '=');
172     WORD adr = asptr->lptr;
173
174     if(*(++str) == '\'') {    /* 文字定数 */
175         writestr(str, true, pass);
176     } else {
177         writememory(nh2word(str), (asptr->lptr)++, pass);
178     }
179     return adr;
180 }
181
182 /**
183  * アドレス値をメモリに書き込む
184  */
185 void writememory(WORD word, WORD adr, PASS pass)
186 {
187     /* メモリオーバーの場合、エラー発生 */
188     if(adr >= sys->memsize) {
189         setcerr(119, word2n(adr));    /* out of COMET II memory */
190         return;
191     }
192     (sys->memory)[adr] = word;
193     if(pass == SECOND && asmode.asdetail == true) {
194         fprintf(stdout, "\t#%04X\t#%04X\n", adr, word);
195     }
196 }
197
198 /**
199  * 文字をメモリに書き込む
200  */
201 void writestr(const char *str, bool literal, PASS pass)
202 {
203     assert(*str == '\'');
204     const char *p = str + 1;
205     bool lw = false;
206
207     for(; ;) {
208         /* 閉じ「'」がないまま文字列が終了した場合 */
209         if(*p == '\0') {
210             setcerr(123, str);    /* unclosed quote */
211             break;
212         }
213         /* 「'」の場合、次の文字が「'」でない場合は正常終了 */
214         if(*p == '\'' && *(++p) != '\'') {
215             break;
216         } else if(literal == true && lw == true) {
217             setcerr(124, str);    /* more than one character in literal */
218             break;
219         }
220         /*リテラルの場合はリテラル領域に書込 */
221         if(literal == true) {
222             writememory(*(p++), (asptr->lptr)++, pass);
223             lw = true;
224         } else {
225             writememory(*(p++), (asptr->ptr)++, pass);
226         }
227     }
228 }
229
230 /**
231  * DC命令を書込
232  */
233 void writedc(const char *str, PASS pass)
234 {
235     WORD adr = 0x0;
236
237     if(*str == '\'') {
238         writestr(str, false, pass);
239     } else {
240         if(*str == '#' || isdigit(*str) || *str == '-') {
241             adr = nh2word(str);
242         } else {
243             if(pass == SECOND && (adr = getlabel(asptr->prog, str)) == 0xFFFF) {
244                 setcerr(103, str);    /* label not found */
245             }
246         }
247         writememory(adr, (asptr->ptr)++, pass);
248     }
249 }
250
251 /**
252  * アセンブラ命令STARTの処理
253  */
254 void assemble_start(const CMDLINE *cmdl, PASS pass)
255 {
256     if(cmdl->opd->opdc > 1) {
257         setcerr(106, NULL);    /* operand count mismatch */
258         return;
259     }
260     if(cmdl->label == NULL) {
261         setcerr(107, NULL);    /* no label in START */
262         return;
263     }
264     /* プログラム名の設定 */
265     asptr->prog = strdup_chk(cmdl->label, "asptr.prog");
266     /* オペランドがある場合、実行開始アドレスを設定 */
267     if(pass == SECOND && cmdl->opd->opdv[0] != NULL) {
268         if((execptr->start = getlabel(asptr->prog, cmdl->opd->opdv[0])) == 0xFFFF) {
269             setcerr(103, cmdl->opd->opdv[0]);    /* label not found */
270         }
271     }
272 }
273
274 /**
275  * アセンブラ命令ENDの処理
276  */
277 void assemble_end(const CMDLINE *cmdl, PASS pass)
278 {
279     if(cmdl->opd->opdc > 0) {
280         setcerr(106, NULL);    /* operand count mismatch */
281         return;
282     }
283     /* 1回目のアセンブルの場合は、リテラル領域開始アドレスを設定 */
284     if(pass == FIRST) {
285         asptr->lptr = asptr->ptr;
286     }
287     /* 2回目のアセンブルの場合は、リテラル領域終了アドレスを実行終了アドレスとして設定 */
288     else if(pass == SECOND) {
289         execptr->end = asptr->lptr;
290     }
291     FREE(asptr->prog);
292 }
293
294 /**
295  * アセンブラ命令DSの処理
296  */
297 void assemble_ds(const CMDLINE *cmdl, PASS pass)
298 {
299     int i;
300     if(cmdl->opd->opdc != 1) {
301         setcerr(106, NULL);    /* operand count mismatch */
302         return;
303     }
304     for(i = 0; i < atoi(cmdl->opd->opdv[0]); i++) {
305         writememory(0x0, (asptr->ptr)++, pass);
306         if(cerr->num > 0) {
307             break;
308         }
309     }
310 }
311
312 /**
313  * アセンブラ命令DCの処理
314  */
315 void assemble_dc(const CMDLINE *cmdl, PASS pass)
316 {
317     int i;
318     if(cmdl->opd->opdc == 0 || cmdl->opd->opdc >= OPDSIZE) {
319         setcerr(106, NULL);    /* operand count mismatch */
320         return;
321     }
322     for(i = 0; i < cmdl->opd->opdc; i++) {
323         writedc(cmdl->opd->opdv[i], pass);
324         if(cerr->num > 0) {
325             break;
326         }
327     }
328 }
329
330 /**
331  * マクロ命令 "IN IBUF,LEN" をアセンブル
332  *      PUSH 0,GR1
333  *      PUSH 0,GR2
334  *      LAD GR1,IBUF
335  *      LAD GR2,LEN
336  *      SVC 1
337  *      POP GR2
338  *      POP GR1
339  */
340 void assemble_in(const CMDLINE *cmdl, PASS pass)
341 {
342     char *line = malloc_chk(LINESIZE + 1, "assemble_in.line");
343     if(cmdl->opd->opdc == 0 || cmdl->opd->opdc > 2) {
344         setcerr(106, NULL);    /* operand count mismatch */
345         return;
346     }
347     assembleline("    PUSH 0,GR1", pass);
348     assembleline("    PUSH 0,GR2", pass);
349     sprintf(line, "    LAD GR1,%s", cmdl->opd->opdv[0]);
350     assembleline(line, pass);
351     sprintf(line, "    LAD GR2,%s", cmdl->opd->opdv[1]);
352     assembleline(line, pass);
353     assembleline("    SVC 1", pass);
354     assembleline("    POP GR2", pass);
355     assembleline("    POP GR1", pass);
356     FREE(line);
357 }
358
359 /**
360  *  マクロ命令 "OUT OBUF,LEN" をアセンブル
361  *      PUSH 0,GR1
362  *      PUSH 0,GR2
363  *      LAD GR1,OBUF
364  *      LAD GR2,LEN
365  *      SVC 2
366  *      LAD GR1,=#A
367  *      LAD GR2,=1
368  *      SVC 2
369  *      POP GR2
370  *      POP GR1
371  */
372 void assemble_out(const CMDLINE *cmdl, PASS pass)
373 {
374     char *line = malloc_chk(LINESIZE + 1, "assemble_out.line");
375     if(cmdl->opd->opdc == 0 || cmdl->opd->opdc > 2) {
376         setcerr(106, NULL);    /* operand count mismatch */
377         return;
378     }
379     assembleline("    PUSH 0,GR1", pass);
380     assembleline("    PUSH 0,GR2", pass);
381     sprintf(line, "    LAD GR1,%s", cmdl->opd->opdv[0]);
382     assembleline(line, pass);
383     sprintf(line, "    LAD GR2,%s", cmdl->opd->opdv[1]);
384     assembleline(line, pass);
385     assembleline("    SVC 2", pass);
386     assembleline("    LAD GR1,=#A", pass);
387     assembleline("    LAD GR2,=1", pass);
388     assembleline("    SVC 2", pass);
389     assembleline("    POP GR2", pass);
390     assembleline("    POP GR1", pass);
391     FREE(line);
392 }
393
394 /** マクロ命令 "RPUSH" をメモリに書き込む
395  *       PUSH 0,GR1
396  *       PUSH 0,GR2
397  *       PUSH 0,GR3
398  *       PUSH 0,GR4
399  *       PUSH 0,GR5
400  *       PUSH 0,GR6
401  *       PUSH 0,GR7
402  */
403 void assemble_rpush(const CMDLINE *cmdl, PASS pass)
404 {
405     int i;
406     char *line = malloc_chk(LINESIZE + 1, "assemble_rpush.line");
407     if(cmdl->opd->opdc > 0) {
408         setcerr(106, NULL);    /* operand count mismatch */
409         return;
410     }
411     for(i = 1; i <= GRSIZE-1; i++) {
412         sprintf(line, "    PUSH 0,GR%d", i);
413         assembleline(line, pass);
414     }
415     FREE(line);
416 }
417
418 /**
419  * マクロ命令 "RPOP" をメモリに書き込む
420  *      POP GR7
421  *      POP GR6
422  *      POP GR5
423  *      POP GR4
424  *      POP GR3
425  *      POP GR3
426  *      POP GR2
427  *      POP GR1
428  */
429 void assemble_rpop(const CMDLINE *cmdl, PASS pass)
430 {
431     int i;
432     char *line = malloc_chk(LINESIZE + 1, "assemble_rpop.line");
433     if(cmdl->opd->opdc > 0) {
434         setcerr(106, NULL);    /* operand count mismatch */
435         return;
436     }
437     for(i = GRSIZE-1; i >= 1; i--) {
438         sprintf(line, "    POP GR%d", i);
439         assembleline(line, pass);
440     }
441     FREE(line);
442 }
443
444 /**
445  * アセンブラ言語CASL IIの命令を処理
446  * 命令が表で定義されている場合はtrue、それ以外の場合はfalseを返す
447  * エラー発生時は、cerrを設定
448  */
449 bool casl2cmd(CMD *cmdtbl, const CMDLINE *cmdl, PASS pass)
450 {
451     int i;
452     void (*cmdptr)();
453     for(i = 0; cmdtbl[i].name != NULL; i++) {
454         if(strcmp(cmdl->cmd, cmdtbl[i].name) == 0) {
455             cmdptr = cmdtbl[i].ptr;
456             (*cmdptr)(cmdl, pass);
457             return true;
458         }
459     }
460     return false;
461 }
462
463 /**
464  * システムCOMET IIの命令をアセンブル
465  * アセンブルに成功した場合はtrue、失敗した場合はfalseを返す
466  */
467 bool assemble_comet2cmd(const CMDLINE *cmdl, PASS pass)
468 {
469     WORD cmd, r_r1, x_r2, adr;
470
471     /* オペランドなし */
472     if(cmdl->opd->opdc == 0) {
473         if((cmd = getcmdcode(cmdl->cmd, NONE)) == 0xFFFF) {
474             setcerr(112, cmdl->cmd);    /* not command of no operand */
475             return false;
476         }
477         writememory(cmd, (asptr->ptr)++, pass);
478     }
479     /* 第1オペランドは汎用レジスタ */
480     else if((r_r1 = getgr(cmdl->opd->opdv[0], false)) != 0xFFFF) {
481         /* オペランド数1 */
482         if(cmdl->opd->opdc == 1) {
483             if((cmd = getcmdcode(cmdl->cmd, R_)) == 0xFFFF) {
484                 setcerr(108, cmdl->cmd);    /* not command of operand "r" */
485                 return false;
486             }
487             cmd |= (r_r1 << 4);
488             writememory(cmd, (asptr->ptr)++, pass);
489         }
490         /* オペランド数2。第2オペランドは汎用レジスタ */
491         else if(cmdl->opd->opdc == 2 && (x_r2 = getgr(cmdl->opd->opdv[1], false)) != 0xFFFF) {
492             if((cmd = getcmdcode(cmdl->cmd, R1_R2)) == 0xFFFF) {
493                 setcerr(109, cmdl->cmd);    /* not command of operand "r1,r2" */
494                 return false;
495             }
496             cmd |= ((r_r1 << 4) | x_r2);               /* 第1オペランド、第2オペランドともに汎用レジスタ */
497             /* メモリへの書き込み */
498             writememory(cmd, (asptr->ptr)++, pass);
499         }
500         /* オペランド数2または3 */
501         else if(cmdl->opd->opdc == 2 || cmdl->opd->opdc == 3) {
502             if((cmd = getcmdcode(cmdl->cmd, R_ADR_X)) == 0xFFFF) {
503                 setcerr(110, cmdl->cmd);    /* not command of operand "r,adr[,x]" */
504                 return false;
505             }
506             cmd |= (r_r1 << 4);                    /* 第1オペランドは汎用レジスタ */
507             /* オペランド数3の場合 */
508             if(cmdl->opd->opdc == 3) {             /* 第3オペランドは指標レジスタとして用いる汎用レジスタ */
509                 if((x_r2 = getgr(cmdl->opd->opdv[2], true)) == 0xFFFF) {
510                     setcerr(125, cmdl->cmd);    /* not GR in operand x */
511                     return false;
512                 }
513                 cmd |= x_r2;
514             }
515             adr = getadr(asptr->prog, cmdl->opd->opdv[1], pass); /* 第2オペランドはアドレス */
516             /* メモリへの書き込み */
517             writememory(cmd, (asptr->ptr)++, pass);
518             writememory(adr, (asptr->ptr)++, pass);
519         } else {
520             setcerr(113, cmdl->cmd);    /* operand too many in COMET II command */
521             return false;
522         }
523     }
524     /* オペランド数1または2。第1オペランドはアドレス */
525     else if(cmdl->opd->opdc == 1 || cmdl->opd->opdc == 2) {
526         if((cmd = getcmdcode(cmdl->cmd, ADR_X)) == 0xFFFF) {
527             setcerr(111, cmdl->cmd);    /* not command of operand "adr[,x]" */
528             return false;
529         }
530         /* オペランド数2の場合 */
531         if(cmdl->opd->opdc == 2) {             /* 第2オペランドは指標レジスタとして用いる汎用レジスタ */
532             x_r2 = getgr(cmdl->opd->opdv[1], true);
533             if(cerr->num > 0) {
534                 return false;
535             }
536             cmd |= x_r2;
537         }
538         /* CALLの場合はプログラムの入口名を表すラベルを取得 */
539         /* CALL以外の命令の場合と、プログラムの入口名を取得できない場合は、 */
540         /* 同一プログラム内のラベルを取得 */
541         if(pass == SECOND && cmd == 0x8000) {        /* CALL命令 */
542             adr = getlabel(NULL, cmdl->opd->opdv[0]);
543         }
544         if(cmd != 0x8000 || (pass == SECOND && adr == 0xFFFF)) {
545             adr = getadr(asptr->prog, cmdl->opd->opdv[0], pass);
546         }
547         /* メモリへの書込 */
548         writememory(cmd, (asptr->ptr)++, pass);
549         writememory(adr, (asptr->ptr)++, pass);
550     }
551     return (cerr->num == 0) ? true : false;
552 }
553
554 /**
555  * トークンをアセンブル
556  */
557 bool assembletok(const CMDLINE *cmdl, PASS pass)
558 {
559     /* 命令がない場合 */
560     if(cmdl->cmd == NULL) {
561         return true;
562     }
563     /* アセンブラ命令またはマクロ命令の書込 */
564     if(casl2cmd(ascmd, cmdl, pass) == false && casl2cmd(macrocmd, cmdl, pass) == false) {
565         /* 機械語命令の書込 */
566         if(assemble_comet2cmd(cmdl, pass) == false) {
567             if(cerr->num == 0) {
568                 setcerr(113, cmdl->cmd);    /* operand too many in COMET II command */
569             }
570         }
571     }
572     return (cerr->num == 0) ? true : false;
573 }
574
575 /**
576  * 1行をアセンブル
577  * passが1の場合はラベルを登録し、2の場合はラベルからアドレスを読み込む
578  */
579 bool assembleline(const char *line, PASS pass)
580 {
581     CMDLINE *cmdl;
582     bool stat = true;
583     int i;
584
585     cmdl = linetok(line);
586     stat = (cerr->num == 0) ? true : false;
587     if(cmdl != NULL) {
588         if(stat == true) {
589             if(pass == FIRST && cmdl->label != NULL) {
590                 stat = addlabel(asptr->prog, cmdl->label, asptr->ptr);
591             }
592             if(stat == true) {
593                 stat = assembletok(cmdl, pass);
594             }
595             FREE(cmdl->label);
596         }
597         if(cmdl->opd != NULL) {
598             for(i = 0; i < cmdl->opd->opdc; i++) {
599                 FREE(cmdl->opd->opdv[i]);
600             }
601         }
602         FREE(cmdl->opd);
603         FREE(cmdl->cmd);
604     }
605     FREE(cmdl);
606     return stat;
607 }
608
609 /**
610  * 指定された名前のファイルをアセンブル
611  * アセンブル完了時はtrue、エラー発生時はfalseを返す
612  */
613 bool assemblefile(const char *file, PASS pass)
614 {
615     int lineno = 1;
616     char *line;
617     FILE *fp;
618
619     if((fp = fopen(file, "r")) == NULL) {
620         perror(file);
621         return false;
622     }
623     for(line = malloc_chk(LINESIZE + 1, "assemble.line"); fgets(line, LINESIZE, fp); lineno++) {
624         if((pass == FIRST && asmode.src == true) || (pass == SECOND && asmode.asdetail == true)) {
625             printline(stdout, file, lineno, line);
626         }
627         if(assembleline(line, pass) == false) {
628             break;
629         }
630     }
631     if(cerr->num > 0) {
632         fprintf(stderr, "Assemble error - %d: %s\n", cerr->num, cerr->msg);
633         printline(stderr, file, lineno, line);
634     }
635     FREE(line);
636     fclose(fp);
637     return (cerr->num == 0) ? true : false;
638 }
639
640 /**
641  * 引数で指定したファイルにアセンブル結果を書込
642  */
643 void outassemble(const char *file)
644 {
645     FILE *fp;
646
647     if((fp = fopen(file, "w")) == NULL) {
648         perror(file);
649         exit(1);
650     }
651     fwrite(sys->memory, sizeof(WORD), execptr->end, fp);
652     fclose(fp);
653 }