#include "Assembler.h"

void AsmTest() {

// assemble("sum.asm1", "sum.obj1");

assemble("cpu0stest.asm0", "cpu0stest.obj0");

}

void assemble(char *asmFile, char *objFile) { // 組譯器的主要函數

printf("Assembler:asmFile=%s objFile=%s\n", asmFile,objFile); // 輸入組合語言、輸出目的檔

printf("===============Assemble=============\n");

char *text = fileToStr(asmFile); // 讀取檔案到 text 字串中

Assembler *a = AsmNew();

AsmPass1(a, text); // 第一階段：計算位址

printf("===============SYMBOL TABLE=========\n");

HashTableEach(a->symTable, (FuncPtr1) AsmCodePrintln); // 印出符號表

AsmPass2(a); // 第二階段：建構目的碼

AsmSaveObjFile(a, objFile);

AsmFree(a); // 輸出目的檔

memFree(text); // 釋放記憶體

memCheck();

}

Assembler* AsmNew() {

Assembler *a=ObjNew(Assembler, 1);

a->codes = ArrayNew(10);

a->symTable = HashTableNew(127);

a->opTable = OpTableNew();

return a;

}

void AsmFree(Assembler *a) {

ArrayFree(a->codes, (FuncPtr1) AsmCodeFree);

HashTableFree(a->symTable);

OpTableFree();

ObjFree(a);

}

void AsmPass1(Assembler *a, char *text) { // 第一階段的組譯

int i, address = 0, number;

Array* lines = split(text, "\r\n", REMOVE_SPLITER); // 將組合語言分割成一行一行

ArrayEach(lines, strPrintln); // 印出以便觀察

printf("=================PASS1================\n");

for (i=0; i<lines->count; i++) { // 對於每一行

strReplace(lines->item[i], ";", '\0');

strReplace(lines->item[i], "\t", ' ');

AsmCode *code = AsmCodeNew(lines->item[i]); // 建立指令物件

if (code == NULL) continue;

code->address = address; // 設定該行的位址

Op *op = NULL;

if (code->op != NULL) {

op = HashTableGet(opTable, code->op); // 查詢運算碼

if (op != NULL) { // 如果查到

code->opCode = op->code; // 設定運算碼

code->type = op->type; // 設定型態

}

}

if (code->label != NULL) // 如果有標記符號

HashTablePut(a->symTable, code->label, code); // 加入符號表中

ArrayAdd(a->codes, code); // 建構指令物件陣列

AsmCodePrintln(code); // 印出觀察

code->size = AsmCodeSize(code); // 計算指令大小

address += code->size; // 計算下一個指令位址

}

ArrayFree(lines, strFree); // 釋放記憶體

}

void AsmPass2(Assembler *a) { // 組譯器的第二階段

printf("=============PASS2==============\n");

int i;

for (i=0; i<a->codes->count; i++) { // 對每一個指令

AsmCode *code = ArrayGet(a->codes, i);

AsmTranslateCode(a, code); // 進行編碼動作

AsmCodePrintln(code);

}

}

void AsmTranslateCode(Assembler *a, AsmCode *code) { // 指令的編碼函數

char cxCode[9]="00000000";

code->objCode = memNew(code->size*2+1);

memset(code->objCode, '\0', code->size*2+1); // 目的碼為 0000…

switch (code->type) { // 根據指令型態

case 'J' : // 處理 J 型指令

AsmCodeParse(code, a);

sprintf(cxCode, "%8x", code->cx);

sprintf(code->objCode, "%2x%s", code->opCode, &cxCode[2]); // 編出目的碼(16進位)

break;

case 'L' :

AsmCodeParse(code, a);

sprintf(cxCode, "%8x", code->cx);

sprintf(code->objCode, "%2x%x%x%s", code->opCode, code->r[0], code->r[1], &cxCode[4]);

break;

case 'A' : // 處理 A 型指令

AsmCodeParse(code, a);

sprintf(cxCode, "%8x", code->cx);

sprintf(code->objCode, "%2x%x%x%x%s", code->opCode,code->r[0],code->r[1],code->r[2],&cxCode[5]); // 編出目的碼(16進位)

break;

case 'D' : { // 處理是資料宣告

// 我們將資料宣告 RESW, RESB, WORD, BYTE 也視為一種指令，其形態為 D

Array *tokens = code->tokens;

char format4[]="%8x", format1[]="%2x", *format = format1;

switch (code->opCode) { // 如果是 RESW

case OP_RESW: // 或 RESB

case OP_RESB:

memset(code->objCode, '0', code->size*2); // 目的碼為 0000….

break; // 如果是 WORD:

case OP_WORD:

format = format4; // 設定輸出格式為 %8x

case OP_BYTE: { // 如果是 BYTE : 輸出格式為 %2x

char *objPtr = code->objCode;

int i=0, si;

for (i=code->argStart; i<tokens->count; i++) {

char *item = tokens->item[i];

if (item[0] == '"') {

for (si=1; item[si] != '"'; si++) {

sprintf(objPtr, "%2x", item[si]);

objPtr += 2;

}

} else if (isdigit(item[0])) {

sprintf(objPtr, format, atoi(item));

} else {

AsmCode *itemCode = HashTableGet(a->symTable, item);

sprintf(objPtr, format, itemCode->address);

}

// strFree(item);

objPtr += strlen(objPtr);

}

break;

} // case OP_BYTE:

} // switch

break;

} // case ' '

default:

break;

}

strReplace(code->objCode, " ", '0');

strToUpper(code->objCode);

}

void AsmSaveObjFile(Assembler *a, char *objFile) {

printf("==========Save to ObjFile:%s==========\n", objFile);

FILE *file = fopen(objFile, "wb");

int i;

for (i=0; i<a->codes->count; i++) {

AsmCode *code = a->codes->item[i];

char *objPtr = code->objCode;

while (*objPtr != '\0') {

int x;

sscanf(objPtr, "%2x", &x);

assert(x >= 0 && x < 256);

BYTE b = (BYTE) x;

fwrite(&b, sizeof(BYTE), 1, file);

objPtr += 2;

char bstr[3];

sprintf(bstr, "%2x", b);

strReplace(bstr, " ", '0');

strToUpper(bstr);

printf("%s", bstr);

}

}

printf("\n");

fclose(file);

}

int AsmCodePrintln(AsmCode *code) {

printf("%4x %-40s %c %2x %s\n", code->address, code->line, code->type, code->opCode, code->objCode);

}

AsmCode* AsmCodeNew(char *line) {

AsmCode* code = ObjNew(AsmCode,1);

char head[MAX_LEN];

strCut(line, "/", head, NULL);

Array* tokens = split(head, " \t+[],", REMOVE_SPLITER);

if (tokens->count == 0) {

ArrayFree(tokens, strFree);

ObjFree(code);

return NULL;

}

code->line = strNew(head);

strTrim(code->line, code->line, SPACE);

code->tokens = tokens;

int tokenIdx = 0;

if (strTail(tokens->item[0], ":")) {

code->label = ArrayGet(tokens, tokenIdx++);

strTrim(code->label, code->label, ":");

} else

code->label = NULL;

code->op = ArrayGet(tokens, tokenIdx++);

code->opCode = OP_NULL;

code->argStart = tokenIdx;

code->arg[0] = ArrayGet(tokens, tokenIdx++);

code->arg[1] = ArrayGet(tokens, tokenIdx++);

code->arg[2] = ArrayGet(tokens, tokenIdx++);

// AsmCodePrintln(code);

return code;

}

void AsmCodeParse(AsmCode *code, Assembler *a) {

int i, rIdx=0;

for (i=0; i<3; i++) {

if (code->arg[i] == NULL)

break;

if (sscanf(code->arg[i], "R%d", &code->r[rIdx])>0) // 可能是暫存器，例如 R1

rIdx++;

else if (sscanf(code->arg[i], "%d", &code->cx) == 0) { // 可能是常數，例如 37

AsmCode *labelCode = HashTableGet(a->symTable, code->arg[i]); // 可能是符號

if (labelCode != NULL) {

code->cx = labelCode->address - code->address - 4; // 計算 cx 欄位，相對於 PC 編碼

code->r[rIdx++] = 15; // rb = PC = R15

}

}

}

code->rCount = rIdx;

}

void AsmCodeFree(AsmCode *code) {

strFree(code->line);

ArrayFree(code->tokens, strFree);

if (code->objCode != NULL)

ObjFree(code->objCode);

ObjFree(code);

}

int AsmCodeSize(AsmCode *code) { // 計算指令的大小

Array *tokens = code->tokens;

char *arg0 = AsmCodeArg(code, 0);

switch (code->opCode) { // 根據運算碼 op

case OP_RESW : // 如果是RESW

return 4 * atoi(arg0); // 大小為 4*保留量

case OP_RESB : // 如果是RESB

return atoi(arg0); // 大小為 1*保留量

case OP_WORD : // 如果是WORD

return 4 * (strCountChar(arg0, ",")+1); // 大小為 4*參數個數

case OP_BYTE : { // 如果是BYTE

int i, si, size=0;

for (i=code->argStart; i<tokens->count; i++) {

char *item = tokens->item[i];

if (item[0] == '"')

for (si=1; item[si] != '"'; si++)

size += 1;

else

size += 1;

}

return size;

}

case OP_NULL : // 如果只是標記

return 0; // 大小為 0

default : // 其他情形 (指令)

return 4; // 大小為 4

}

}

char *AsmCodeArg(AsmCode *code, int i) {

int argIdx = code->argStart + i;

if (argIdx < code->tokens->count)

return code->tokens->item[argIdx];

return NULL;

}