Add assembler
This commit is contained in:
Augusto Gunsch
parent
cdefdb3b77
commit
cfb4352418
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@ -0,0 +1,2 @@
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main: assembler.c
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${CC} -std=c99 assembler.c -o assembler
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@ -0,0 +1,518 @@
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#include <stdio.h>
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#include <errno.h>
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#include <string.h>
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#include <stdlib.h>
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#include <ctype.h>
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#define LN_WIDTH 500
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#define SYMBOL_WIDTH 500
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#define RAM_LIMIT 24576
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#define TOP_VAR 16383
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#define BOT_VAR 16
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#define ADD_STR_LEN 7
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#define INST_SIZE 17
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#define C_TOKEN_SIZE 4
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#define VARS_START_INDEX 16
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#define CMP_SIZE 8
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#define CMP_TABLE_SIZE 27
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const char* cmptable[] =
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{
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"0", "0101010",
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||||||
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"1", "0111111",
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||||||
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"-1", "0111010",
|
||||||
|
"D", "0001100",
|
||||||
|
"A", "0110000",
|
||||||
|
"!D", "0001101",
|
||||||
|
"!A", "0110001",
|
||||||
|
"-D", "0001111",
|
||||||
|
"-A", "0110011",
|
||||||
|
"D+1", "0011111",
|
||||||
|
"A+1", "0110111",
|
||||||
|
"D-1", "0001110",
|
||||||
|
"A-1", "0110010",
|
||||||
|
"D+A", "0000010",
|
||||||
|
"D-A", "0010011",
|
||||||
|
"A-D", "0000111",
|
||||||
|
"D&A", "0000000",
|
||||||
|
"D|A", "0010101",
|
||||||
|
"M", "1110000",
|
||||||
|
"!M", "1110001",
|
||||||
|
"M+1", "1110111",
|
||||||
|
"M-1", "1110010",
|
||||||
|
"D+M", "1000010",
|
||||||
|
"D-M", "1010011",
|
||||||
|
"M-D", "1000111",
|
||||||
|
"D&M", "1000000",
|
||||||
|
"D|M", "1010101"
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
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#define DEST_SIZE 4
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||||||
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#define DEST_TABLE_SIZE 7
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const char* desttable[] =
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{
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"M", "001",
|
||||||
|
"D", "010",
|
||||||
|
"MD", "011",
|
||||||
|
"A", "100",
|
||||||
|
"AM", "101",
|
||||||
|
"AD", "110",
|
||||||
|
"AMD", "111"
|
||||||
|
};
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||||||
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||||||
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#define JMP_SIZE 4
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#define JMP_TABLE_SIZE 7
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const char* jmptable[] =
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||||||
|
{
|
||||||
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"JGT", "001",
|
||||||
|
"JEQ", "010",
|
||||||
|
"JGE", "011",
|
||||||
|
"JLT", "100",
|
||||||
|
"JNE", "101",
|
||||||
|
"JLE", "110",
|
||||||
|
"JMP", "111"
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct symbol {
|
||||||
|
char* name;
|
||||||
|
int value;
|
||||||
|
};
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||||||
|
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||||||
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struct line {
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char* ln;
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||||||
|
int truen;
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|
};
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void freesymbols(struct symbol** symbols, int symbolsind) {
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||||||
|
for(int i = 0; i < symbolsind; i++) {
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free(symbols[i]->name);
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free(symbols[i]);
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}
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|
}
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struct symbol* mksymb(char* name, int namesize, int val) {
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|
struct symbol* s = (struct symbol*)malloc(sizeof(struct symbol));
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|
char* heapname = (char*)malloc(namesize);
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strcpy(heapname, name);
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s->name = heapname;
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s->value = val;
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return s;
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}
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|
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|
int getsymb(char* symb, struct symbol** vars, int varscount, struct symbol** labels, int labelscount) {
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||||||
|
for(int i = 0; i < varscount; i++)
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||||||
|
if(strcmp(vars[i]->name, symb) == 0)
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||||||
|
return vars[i]->value;
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||||||
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||||||
|
for(int i = 0; i < labelscount; i++)
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||||||
|
if(strcmp(labels[i]->name, symb) == 0)
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||||||
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return labels[i]->value;
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return -1;
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}
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|
void skipln(FILE* input) {
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char c;
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while(c = fgetc(input), c != -1)
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if(c == '\n')
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|
break;
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}
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|
void readrest(FILE* input, int trueln) {
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char c;
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||||||
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while(c = fgetc(input), c != -1) {
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||||||
|
if(c == '\n')
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||||||
|
break;
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||||||
|
if(isspace(c))
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||||||
|
continue;
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||||||
|
if(c == '/') {
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||||||
|
char nc = fgetc(input);
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if(nc == '/') {
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||||||
|
skipln(input);
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break;
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}
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||||||
|
ungetc(nc, input);
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|
}
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|
fprintf(stderr, "Unexpected '%c' at line '%i'\n", c, trueln);
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exit(1);
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}
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||||||
|
}
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int isvar(char* var) {
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int i = 0;
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while(1) {
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if(var[i] == '\0')
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|
break;
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if(!isdigit(var[i]))
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return 1;
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i++;
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|
}
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||||||
|
return 0;
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|
}
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void populatevars(struct symbol** vars, int* varscount) {
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// First five
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const int firstamnt = 5;
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char* labels[] = { "SP", "LCL", "ARG", "THIS", "THAT" };
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||||||
|
for(int i = 0; i < firstamnt; i++) {
|
||||||
|
vars[i] = mksymb(labels[i], strlen(labels[i])+1, i);
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}
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// RAM variables (R0-R15)
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const int ramvamnt = 16; //max: 19
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const int asciioff = 48;
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char ramvname[4];
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|
ramvname[0] = 'R';
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|
ramvname[2] = '\0';
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||||||
|
for(int i = 0; i < (ramvamnt/10)*10; i++) {
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||||||
|
ramvname[1] = (char)(i+asciioff);
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||||||
|
vars[firstamnt+i] = mksymb(ramvname, 3, i);
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||||||
|
}
|
||||||
|
ramvname[1] = '1';
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||||||
|
ramvname[3] = '\0';
|
||||||
|
for(int i = 10; i < ramvamnt; i++) {
|
||||||
|
ramvname[2] = (char)((i%10)+asciioff);
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||||||
|
vars[firstamnt+i] = mksymb(ramvname, 4, i);
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||||||
|
}
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||||||
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|
// SCREEN var
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vars[firstamnt+ramvamnt] = mksymb("SCREEN", 7, 16384);
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|
// KBD var
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|
vars[firstamnt+ramvamnt+1] = mksymb("KBD", 4, 24576);
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|
// update varscount to new index
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|
*varscount = firstamnt+ramvamnt+2;
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|
}
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|
void countvars(FILE* input, int* lnscount, int* labelscount) {
|
||||||
|
char c;
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||||||
|
while(c = fgetc(input), c != -1) {
|
||||||
|
if(c == '\n') {
|
||||||
|
(*lnscount)++;
|
||||||
|
continue;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if(c == '(')
|
||||||
|
(*labelscount)++;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
rewind(input);
|
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|
}
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||||||
|
|
||||||
|
struct symbol* readlabel(FILE* input, int ln, int trueln) {
|
||||||
|
char* name = (char*)malloc(sizeof(char)*(SYMBOL_WIDTH+1));
|
||||||
|
int i = 0;
|
||||||
|
char c;
|
||||||
|
while(c = fgetc(input), c != -1) {
|
||||||
|
if(c == ')')
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
if(i == SYMBOL_WIDTH) {
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||||||
|
fprintf(stderr, "Label width bigger than the maximum (%i characters); line %i\n",
|
||||||
|
SYMBOL_WIDTH, trueln+1);
|
||||||
|
exit(1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if(c == '\n') {
|
||||||
|
fprintf(stderr, "Unexpected end of line; line %i\n", trueln+1);
|
||||||
|
exit(1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if(isspace(c) || c == '(') {
|
||||||
|
fprintf(stderr, "Unexpected '%c'; line %i\n", c, trueln+1);
|
||||||
|
exit(1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
name[i] = c;
|
||||||
|
i++;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
name[i] = '\0';
|
||||||
|
readrest(input, trueln);
|
||||||
|
struct symbol* l = (struct symbol*)malloc(sizeof(struct symbol));
|
||||||
|
l->name = name;
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||||||
|
l->value = ln;
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|
return l;
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|
}
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|
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|
// Splits the stream into an array of strings, stripping comments, white spaces and labels
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|
// Requires vars array to check for duplicate symbols, but doesn't modify it
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||||||
|
int chop(FILE* input, struct symbol** vars, int varscount, struct symbol** labels, int* labelscount, struct line** lns) {
|
||||||
|
char c;
|
||||||
|
char tmpln[LN_WIDTH];
|
||||||
|
int lnscount = 0;
|
||||||
|
int truelnscount = 1;
|
||||||
|
int lnind = 0;
|
||||||
|
int comment = 0;
|
||||||
|
int spacedln = 0;
|
||||||
|
while(c = fgetc(input), c != -1) {
|
||||||
|
if(c == '\n') {
|
||||||
|
if(comment) {
|
||||||
|
comment = 0;
|
||||||
|
ungetc(c, input);
|
||||||
|
continue;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
truelnscount++;
|
||||||
|
if(!lnind)
|
||||||
|
continue;
|
||||||
|
|
||||||
|
tmpln[lnind] = '\0';
|
||||||
|
|
||||||
|
char* newln = (char*)malloc(sizeof(char)*(lnind+1));
|
||||||
|
strcpy(newln, tmpln);
|
||||||
|
struct line* s = (struct line*)malloc(sizeof(struct line));
|
||||||
|
s->ln = newln;
|
||||||
|
s->truen = truelnscount;
|
||||||
|
lns[lnscount] = s;
|
||||||
|
|
||||||
|
lnscount++;
|
||||||
|
lnind = 0;
|
||||||
|
spacedln = 0;
|
||||||
|
continue;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if(comment)
|
||||||
|
continue;
|
||||||
|
|
||||||
|
if(isspace(c)) {
|
||||||
|
if(lnind)
|
||||||
|
spacedln = 1;
|
||||||
|
continue;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if(c == '(') {
|
||||||
|
if(lnind != 0) {
|
||||||
|
fprintf(stderr, "Unexpected char '%c'; line %i:%i\n", c, truelnscount, lnind+1);
|
||||||
|
exit(1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
struct symbol* l = readlabel(input, lnscount, truelnscount);
|
||||||
|
if(getsymb(l->name, vars, varscount, labels, *labelscount) != -1) {
|
||||||
|
fprintf(stderr, "Already defined symbol '%s'; line %i\n", l->name, truelnscount);
|
||||||
|
exit(1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
labels[*labelscount] = l;
|
||||||
|
(*labelscount)++;
|
||||||
|
truelnscount++;
|
||||||
|
continue;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if(c == '/') {
|
||||||
|
char nc = fgetc(input);
|
||||||
|
if(nc == '/') {
|
||||||
|
comment = 1;
|
||||||
|
continue;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
ungetc(nc, input);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if(spacedln) {
|
||||||
|
fprintf(stderr, "Unexpected char '%c'; line %i:%i\n", c, lnscount+1, lnind+1);
|
||||||
|
exit(1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if(LN_WIDTH-1 == lnind) {
|
||||||
|
fprintf(stderr, "Reached line width limit (%i); line %i\n", LN_WIDTH, lnscount+1);
|
||||||
|
exit(1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
tmpln[lnind] = c;
|
||||||
|
lnind++;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return lnscount;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void replacevar(struct line* ln, int val) {
|
||||||
|
free(ln->ln);
|
||||||
|
char* newln = (char *)malloc(sizeof(char)*ADD_STR_LEN);
|
||||||
|
snprintf(newln, ADD_STR_LEN, "@%i", val);
|
||||||
|
ln->ln = newln;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void stripvars(struct symbol** vars, int* varscount, struct symbol** labels, int* labelscount, struct line** lns, int lnscount) {
|
||||||
|
int varsramind = VARS_START_INDEX;
|
||||||
|
for(int i = 0; i < lnscount; i++) {
|
||||||
|
if(lns[i]->ln[0] == '@') {
|
||||||
|
char* afterat = lns[i]->ln+sizeof(char);
|
||||||
|
if(isvar(afterat)) {
|
||||||
|
int val = getsymb(afterat, vars, *varscount, labels, *labelscount);
|
||||||
|
if(val == -1) {
|
||||||
|
if(varsramind == RAM_LIMIT) {
|
||||||
|
fprintf(stderr, "Variable amount reached RAM limit (%i); line %i\n", RAM_LIMIT, lns[i]->truen);
|
||||||
|
exit(1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
struct symbol* var = mksymb(afterat, strlen(afterat)+1, varsramind);
|
||||||
|
vars[*varscount] = var;
|
||||||
|
(*varscount)++;
|
||||||
|
varsramind++;
|
||||||
|
val = var->value;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
replacevar(lns[i], val);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void transa(char* in, char* out) {
|
||||||
|
int add = atoi(in+sizeof(char));
|
||||||
|
int lastbit = 1 << 15;
|
||||||
|
for(int i = INST_SIZE-2;i > 0; i--) {
|
||||||
|
if(add & (lastbit >> i))
|
||||||
|
out[i] = '1';
|
||||||
|
else
|
||||||
|
out[i] = '0';
|
||||||
|
}
|
||||||
|
out[INST_SIZE-1] = '\0';
|
||||||
|
out[0] = '0';
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void lookctable(char* out, int outsize, const char** table, int tablesize, int cond, char* token, const char* fieldname, int trueln) {
|
||||||
|
if(!cond) {
|
||||||
|
for(int i = 0; i < outsize-1; i++)
|
||||||
|
out[i] = '0';
|
||||||
|
out[outsize-1] = '\0';
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
for(int i = 0; i < tablesize; i++)
|
||||||
|
if(strcmp(table[2*i], token) == 0) {
|
||||||
|
strcpy(out, table[(2*i)+1]);
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
fprintf(stderr, "Unexpected token '%s' for %s field; line %i\n", token, fieldname, trueln);
|
||||||
|
exit(1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void transb(char* in, char* out, int trueln) {
|
||||||
|
int hasjmp = 0;
|
||||||
|
int hasdest = 0;
|
||||||
|
int hascmp = 0;
|
||||||
|
int i = 0;
|
||||||
|
int tmpi = 0;
|
||||||
|
char tmp[C_TOKEN_SIZE], dest[C_TOKEN_SIZE], cmp[C_TOKEN_SIZE], jmp[C_TOKEN_SIZE];
|
||||||
|
|
||||||
|
while(1) {
|
||||||
|
if(in[i] == '\0') {
|
||||||
|
tmp[tmpi] = '\0';
|
||||||
|
if(hasjmp)
|
||||||
|
strcpy(jmp, tmp);
|
||||||
|
else
|
||||||
|
strcpy(cmp, tmp);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if(tmpi == C_TOKEN_SIZE-1) {
|
||||||
|
fprintf(stderr, "Unexpected char '%c'; line %i:%i;\n", in[i], trueln, i+1);
|
||||||
|
exit(1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if(in[i] == '=' && !hasdest && hascmp) {
|
||||||
|
hascmp = 0;
|
||||||
|
hasdest = 1;
|
||||||
|
tmp[tmpi] = '\0';
|
||||||
|
strcpy(dest, tmp);
|
||||||
|
tmpi = 0;
|
||||||
|
i++;
|
||||||
|
continue;
|
||||||
|
}
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if(in[i] == ';' && !hasjmp && hascmp) {
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hascmp = 0;
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hasjmp = 1;
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tmp[tmpi] = '\0';
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strcpy(cmp, tmp);
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tmpi = 0;
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i++;
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continue;
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}
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||||||
|
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||||||
|
hascmp = 1;
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||||||
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tmp[tmpi] = in[i];
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|
tmpi++;
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||||||
|
i++;
|
||||||
|
}
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||||||
|
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char rawdest[DEST_SIZE];
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lookctable(rawdest, DEST_SIZE, desttable, DEST_TABLE_SIZE, hasdest, dest, "dest", trueln);
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||||||
|
char rawjmp[JMP_SIZE];
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||||||
|
lookctable(rawjmp, JMP_SIZE, jmptable, JMP_TABLE_SIZE, hasjmp, jmp, "jump", trueln);
|
||||||
|
char rawcmp[CMP_SIZE];
|
||||||
|
lookctable(rawcmp, CMP_SIZE, cmptable, CMP_TABLE_SIZE, 1, cmp, "comp", trueln);
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||||||
|
sprintf(out, "111%s%s%s", rawcmp, rawdest, rawjmp);
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|
}
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||||||
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|
char** translate(struct line** lns, int lnscount) {
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char** assembled = (char**)malloc(sizeof(char*)*lnscount);
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for(int i = 0; i < lnscount; i++)
|
||||||
|
assembled[i] = (char*)malloc(sizeof(char)*INST_SIZE);
|
||||||
|
|
||||||
|
for(int i = 0; i < lnscount; i++)
|
||||||
|
if(lns[i]->ln[0] == '@')
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|
transa(lns[i]->ln, assembled[i]);
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||||||
|
else
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|
transb(lns[i]->ln, assembled[i], lns[i]->truen);
|
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|
return assembled;
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}
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|
void getoutname(char* fname, int fnamelen, char* outf) {
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strcpy(outf, fname);
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strcpy(outf+(fnamelen*sizeof(char))-(3*sizeof(char)), "hack");
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}
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|
int main(int argc, char* argv[]) {
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if(argc < 2) {
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printf("Usage: %s {input}\n", argv[0]);
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return 1;
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|
}
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|
int fnamelen = strlen(argv[1]);
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|
int invalidext = strcmp(argv[1]+(fnamelen*sizeof(char)-(4*sizeof(char))), ".asm");
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||||||
|
if(invalidext) {
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|
fprintf(stderr, "Invalid extension (must be *.asm)");
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return 1;
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|
}
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|
FILE* input = fopen(argv[1], "r");
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|
if(input == NULL) {
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|
fprintf(stderr, "%s\n", strerror(errno));
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return errno;
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|
}
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// line chopping
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int lnscount = 0;
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int labelscount = 0;
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countvars(input, &lnscount, &labelscount);
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|
struct line* lns[lnscount]; // some lines will be empty/comments/labels, so this array is bigger than needed
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struct symbol* labels[labelscount];
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|
labelscount = 0;
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|
struct symbol* vars[TOP_VAR - BOT_VAR];
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|
int varscount = 0;
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|
populatevars(vars, &varscount);
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|
lnscount = chop(input, vars, varscount, labels, &labelscount, lns); // let's forget those empty lines
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|
fclose(input);
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|
// variable substitution
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stripvars(vars, &varscount, labels, &labelscount, lns, lnscount);
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freesymbols(vars, varscount);
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|
freesymbols(labels, labelscount);
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// actual translation
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char** bin = translate(lns, lnscount);
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for(int i = 0; i < lnscount; i++) {
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free(lns[i]->ln);
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free(lns[i]);
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}
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// file output
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char outf[fnamelen+2];
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getoutname(argv[1], fnamelen, outf);
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FILE* output = fopen(outf, "w");
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|
if(output == NULL) {
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|
fprintf(stderr, "%s\n", strerror(errno));
|
||||||
|
return errno;
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||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
for(int i = 0; i < lnscount; i++) {
|
||||||
|
fprintf(output, "%s\n", bin[i]);
|
||||||
|
free(bin[i]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
free(bin);
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||||||
|
fclose(output);
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
|
}
|
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