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一个中文编程语言的实现,包括:编译器、解析器、字节码虚拟机(支持Windows Linux 及 arm、arm32 、x86、x64 )

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Zhou-zhi-peng/cnpl

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中文编程语言

概述

本项目包含了一个中文编程语言的实现,包括:编译器、解析器、字节码虚拟机 其中字节码虚拟机支持 Windows Linux 操作系统及 arm、arm32、x86、x64 CPU

本项目原本为公司内部分享课程《计算机语言编译原理》配套源码。经完善后,开源发布出来,使用本项目全部及部分请遵守 MIT 协议。

源码组成:

/ (项目根目录)

由C#实现的编译器、解析器源代码

/bin

项目的二进制生成目录(由IDE自动创建)

/DEMO程序

中文程序语言样例

/lib.import.def

存储有目标字节码虚拟机宿主函数导入表文件,如果虚拟增加了宿主函数需要修改该文件。

/cnpl.linux.vm

linux平台单独宿主(C++)

/cnpl.win.vm

windows平台单独宿主(C++)

/Loader.Linux

Linux平台加载器实现 (C++)

/Loader.WIN32

Windows平台加载器实现 (C++)

/VM

字节码虚拟机源代码,各平台上的加载器都是引用该源码 (C++)

/release.bin.zip

已编译完成的二进制文件包,如果不想编译源代码,可以直接将该包解压出来直接使用,使用说明,请参考cnpl语言介绍。

源码编译:

目前所有代码使用Visual Studio 2017进行编译,其中Linux平台使用Visual Studio 2017中的交叉编译工具进行编译。

Linux X86 平台 工具链为:g++ (Ubuntu 7.3.0-27ubuntu1~18.04) 7.3.0
注:如果编译过程中报找不到库的错误,请尝试安装多平台库,命令:sudo apt-get install g++-multilib

Linux arm32 平台 工具链为:arm-linux-gnueabihf-g++ (Linaro GCC 7.3-2018.05)

Linux arm64 平台 工具链为:aarch64-linux-gnu-g++ (Linaro GCC 7.5-2019.12) 7.5.0

字节码虚拟机实现

虚拟机采用堆栈机,内部维护一个计算栈数据栈外加一个IP寄存器.
计算栈:虚拟机所有指令运行都是基于计算栈.
数据栈:所有临时计算结果和函数临时变量数据都存储在数据栈
IP寄存器:用于指向指令当前执行位置

其它说明

目前该项目仅仅简单演示一个计算机程序到 CPU 执行的过程,而且为了更易于理解和实现方便,许多地方并未完全按照编译原理的理论来实现。

CNPL 编译器命令行说明

-S      [编译选项][必选],输入的源程序路径。
-RUN    [运行选项][可选],使用该选项后,源程序将不会被编译(忽略编译参数),直接解析运行源程序。
-ARCH   [编译选项][可选][默认值:x86],选择目标运行平台的机器架构,可用架构系统:
            arm32
            arm64
            x86
            x86_64
-OS     [编译选项][可选][默认值:windows],选择目标运行平台的操作系统,可用系统名称:
            linux
            windows
-I      [链接选项][可选][默认值:根据选择的OS和ARCH自动选择],选择函数导入表文件,可用名称:
            import.arm32.linux.def
            import.arm32.windows.def
            import.arm64.linux.def
            import.arm64.windows.def
            import.x86.linux.def
            import.x86.windows.def
            import.x86_64.linux.def
            import.x86_64.windows.def
-T      [链接选项][可选][默认值:EXE],选择输出文件类型,可用类型:
            ASM     字节码汇编文件。
            BIN     字节码文件。
            EXE     可执行文件。
-O      [链接选项][可选][默认值:output],选择输出文件路径。
-help   [帮助选项][可选],显示本页信息。

例如需要将DEMO程序 “d:\demo\样例2-排序算法测试.程序” 编译成64 位的Linux 平台上的可执行程序,可输入下列命令:
cnpl.exe -S d:\demo\样例2-排序算法测试.程序 -ARCH x86_64 -OS linux -T EXE -O 排序算法测试.elf
如果编译过程没有出错,将得到d:\demo\排序算法测试.elf文件,将该文件复制到64位的Linux系统上可直接运行。
如果需要编译为windows 平台上运行的EXE程序,则以上命令的OS参数对应更改为windows即可

注:如果无法正确运行,可能是以下问题:
    1、由于默认的加载器是采用 C++11 编译,在windows上依赖vc2017的运行库,linux上依赖libc++6,所以请注意运行库是否已安装
    2、注意目标运行平台的CPU位数,windows上64位可以运行32位程序,反之则不行,linux上则64位只能运行64位程序,32位只能运行32程序。
    3、不排除某些BUG造成无法运行,可以尝试多运行几次,如果还是无法运行,则只能从源码将BUG解决后再试,当然也希望能将解决BUG后的代码提交到本项目。

CNPL 字节码虚拟机命令行说明

CNPL提供了各种平台上单独可运行的字节码虚拟机宿主,编译器生成的bin文件可由字节码虚拟机宿主执行
命令行格式以linux arm32为例:
cnpl.linux.arm32.elf output.bin

其它平台上换成对应的宿主即可。
cnpl.linux.arm32.elf Linux arm32平台
cnpl.linux.arm64.elf Linux arm64平台
cnpl.linux.x86.elf Linux x86 平台
cnpl.linux.x86_64.elf Linux x86_64平台
cnpl.win.arm32.exe Windows arm32平台
cnpl.win.arm64.exe Windows arm64平台
cnpl.win.x86.exe Windows x86平台
cnpl.win.x86_64.exe Windows x86_64平台

CNPL语法说明

该项目灵感来自于LingDong大神,他创造了文言文编程语言,于是本项目创造了一门白话文编程语言,语法上与他的文言文编程语言有些类似

语言大体规则

1、名称符号(变量名函数名)采用 [] 或 【】括起来
2、函数调用使用<>或《》将函数名称 括起来
3、每行结尾可以用 ;或;结束,但不是必须的,可以没有。
4、每一个语言块必须使用句号(.或。)结束,比如,循环语句块必须使用、条件跳转语句也必须使用。
5、函数调用时,如果有多个参数使用逗号(,或,)分开

变量定义

有一个数字0,取名为【甲】;
有一个数字一百零三,取名为【乙】;
有一句话:"你好",取名为【ABC】;
有一个逻辑量 【否】,取名为【是否结束】;
有一个阵列:20行 35列,取名为【地图】;

函数定义

有一种方法 接受输入:【n】,取名为 【斐波那契数列顺序求法】:
    ...
    ...
。

有一种方法 接受输入:【i】、【j】、【k】, 取名为 【abcd】:
    ...
    ...
。

有一种方法, 取名为 【abcde】:
    ...
    ...
。

变量赋值

设【甲】的值为:【甲】、1相减的结果;
设【甲】的值为:100;
设【测试数列】的第【i】行0列 的值为:1000;

循环

下列操作执行【N】次:
    ...
    ...
。

下列操作执行【数据个数】次,使用计数器【索引】:
    ...
    ...
。

当【i】小于【n】,执行下列操作:
    ...
    ...
。

循环可使用 跳出循环 语句跳出

条件分支

如果【n】小于1,
则:
    ...
    ...
。
否则:
    ...
    ...
。

如果【n】小于1,
则:
    ...
    ...
。

表达式

变量取值
【ABC】
【数列】的第【y】行【x】列
常量
数字常量 可使用 阿拉伯数字表示的自然数,也可使用中文表示法
字符串常量 使用 "" 或“” 括起来中间全部是字符串
【是】或【真】逻辑真常量
【否】或【假】 逻辑假常量
四则运算
【size】、1相加
【size】、2相减
【乙】、【甲】相乘
【size】、5相除
【乙】、2求余
以上操作可连续进行如:
【size】、1相加的结果、5相乘的结果、3求余
逻辑运算
 【i】小于【size】
 【i】大于【size】
 【i】等于【size】
 【i】不等于【size】
 【i】不等于【size】 并且 【乙】不等于【甲】
 【i】不等于【size】 或者 【乙】不等于【甲】
函数调用
《输出》: “你好”,“大家好”
《随机数》:20, 100000
《随机数》

样例说明

在DEMO目录中给出了一些基本样例程序:

样例0-基础测试.程序

基本语法测试

样例1-斐波那契数列.程序

斐波那契数列顺序求法测试

样例2-排序算法测试.程序

排序算法性能测试程序

样例3-贪吃蛇.程序

典型应用样例

贪吃蛇截图

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一个中文编程语言的实现,包括:编译器、解析器、字节码虚拟机(支持Windows Linux 及 arm、arm32 、x86、x64 )

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