（9）栈式符号表的构建
最后更新于：2022-04-01 14:36:16
LLVM平台，短短几年间，改变了众多编程语言的走向，也催生了一大批具有特色的编程语言的出现，不愧为编译器架构的王者，也荣获2012年ACM软件系统奖 —— 题记
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# 栈式符号表的构建
栈式符号表对于一款编译器，无疑是核心的组件。
无论你在做什么符号扫描，那么都离不开符号表，如何得知一个符号是否定义，以及它的类型，那么唯有查看符号表中的记录。
栈式符号表并不复杂，但思想精妙，本文，将介绍一款栈式符号表的原理及简单构建。
### 源代码的例子
首先我们来看一段C代码
~~~
int a[3] = { 100, 10, 1};
int work() {
if (a[0] == 100) { // 这里的a指向的是全局符号a
int a = 99999; // 重新定义了局部符号 下图的符号表是扫描到这里后的情况
for (int i = 0; i< 10; ++i) {
a /= 3; // 由于局部符号优先级较高，引用局部符号
}
return a; // 局部符号
}
return a[0]; // 局部符号生命周期已过，找到全局符号
}
~~~
于是我们发现，符号表在局部声明变量后，将局部符号增加了，这和全局符号并不冲突，而是优先级不同，越靠近栈顶，越先发现
### 用C++的map和stack构建符号表
如果考虑效率的话，最佳选择是用C语言构建符号表，这样操作起来会更快，但我们毕竟目前考虑开发的简便型而言，用C++的map就可以方便地实现符号表。
首先我们做一个局部符号表，由于其中不会有重复的符号名，所以我们只要简单的将其存放起来即可。
然后符号表还需要记录很多类型信息、指针信息等，我们设计一个结构体表示它们：
~~~
enum SymbolType
{
var_t, type_t, struct_t, enum_t, delegate_t, function_t
};
struct id {
int level;
SymbolType type;
void* data;
};
~~~
我们目前是简单起见，由于还不知道都可能放哪些东西，例如数组符号，肯定要包含数组长度、维度等信息，各种变量都会包含类型信息，所以我们这里放了一个void*的指针，到时候需要的化，就强制转换一下。
这里其实定义一个基类，需要存储的内容去多态派生也是可以的，没做主要是因为可能存放的东西类型很多，暂时先用一个void*，这样可能方便一点。
于是我们的局部符号表就有了：
~~~
class IDMap
{
public:
IDMap();
~IDMap();
id* find(string& str) const; // 查找一个符号
void insert(string& str, int level, SymbolType type, void* data); // 插入一个符号
private:
map<string,id*> ID_map;
};
~~~
我想查找和插入都是C++中map的基础函数，大家应该很轻松就能实现吧。
再弄一个栈来存储一个IDMap：
~~~
class IDTable
{
public:
IDTable();
id* find(string& str) const;
void insert(string& str,SymbolType type, void* data);
void push(); // 压栈和弹栈操作，例如在函数的解析时，需要压栈，一个函数解析完，就弹栈
void pop();
int getLevel(); // 获取当前的层级，如果为0，则说明是只有全局符号了
private:
deque<IDMap> ID_stack;
};
~~~
这里用deque而没用stack的原因是，deque支持随机访问，而stack只能访问栈顶。
寻找时，就按照从栈顶到栈底的顺序依次寻找符号：
~~~
id* IDTable::find(string& idname) const {
for (auto p = ID_stack.rbegin(); p != ID_stack.rend(); ++p) {
const IDMap& imap = *p;
id* pid = imap.find(idname);
if (pid != NULL) return pid;
}
return NULL;
}
~~~
插入时，就往栈顶，当前最新的符号表里面插入：
~~~
void IDTable::insert(string& str,SymbolType type, void* data) {
IDMap& imap = ID_stack.back();
imap.insert(str,getLevel(), type, data);
}
~~~
这样，一款简易的栈式符号表就构建好了。
### 附1：Github参考源码
[idmap.h](https://github.com/sunxfancy/RedApple/blob/master/src/idmap.h)
[idmap.cpp](https://github.com/sunxfancy/RedApple/blob/master/src/idmap.cpp)
[idtable.h](https://github.com/sunxfancy/RedApple/blob/master/src/idtable.h)
[idtable.cpp](https://github.com/sunxfancy/RedApple/blob/master/src/idtable.cpp)
### 附2：Graphviz的绘图源码
Graphviz绘图真的非常爽，上面的数据结构图就是用它的dot画的，想了解的朋友可以参考我之前写的 [结构化图形绘制利器Graphviz](http://blog.csdn.net/xfxyy_sxfancy/article/details/49641825)：
~~~
digraph g {
graph [
rankdir = "LR"
];
node [
fontsize = "16"
shape = "ellipse"
];
edge [
];
"node0" [
label = "<f0> stack | <f1> | <f2> | ..."
shape = "record"
];
"node1" [
label = "<f0> 全局符号 | a | work | | ..."
shape = "record"
]
"node2" [
label = "<f0> 局部符号 | a | | ..."
shape = "record"
]
"node0":f1 -> "node1":f0 [
id = 0
];
"node0":f2 -> "node2":f0 [
id = 1
];
}
~~~