Nand2Tetris|Assembler

汇编语句翻译

是连接硬件和软件的关键，也是课程第二部分开发的翻译器中最低级最接近硬件的一层

由于前面我们已经介绍了Hack指令集中A和C指令的二进制形式了（例如第一位0是A指令，1是C指令，C还额外分成comp,dest和jmp等）

因此现在想要实现Assembler本质上就是将对应的Hack指令翻译转换成二进制指令

先从最简单的A指令开始说起

我们前面的学习中介绍了A指令可以有两种operands，直接数，或者是符号。那时我们也提到了符号表实际上就是汇编器去实现的，汇编语言开发者并不关心。

• 直接数：将其值转化为16-bit binary，首位为0
• 符号：后面再说

C指令

首先前三位一定是111

之后七位是comp计算逻辑

三位dest目的地

三位跳转逻辑jmp

其实真值表都有了，所有的排列组合枚举都出来了，直接拆分成comp、dest和jmp三个部分查表最终组装在一起即可得出最终的C指令二进制形式

（定义一个指令转换器接口，转换指定一行的Hack汇编语句）

解析完整程序

对于整段完整的汇编程序，我们需要关注三个部分：

• 空白换行，什么时候换，注释怎么忽略，缩进怎么处理
• 指令转换
• 符号处理

空白换行

针对空白换行的需求：扫描文本并替换指定部分（注释）为空内容即可

指令转换

针对指令转换，从上至下，每一行内容进行转换，具体转换逻辑上面已经提到了

符号处理

针对符号处理，有点复杂，主要包括三种符号：

• Hack计算机自带的预定义符号，例如KBD，SCREEN
• 标签符号，程序过程中出现的用户编写的标签，例如LOOP，END等
• 变量符号，汇编程序定义的变量，例如i,j,k等

预定义符号

这个最简单，本质上就是一个kv map，扫描到内容后直接获取Hack计算机规定的指定value即可，例如R0就一定是0

（放在内存的kv map，实际上也不用维护，直接static，表示Hack计算机所支持的所有预定义符号集）

标签符号

扫描程序，标签所在行号就是最终的结果

变量符号

只要不是预定义符号或者是标签符号，就都是自定义符号

Hack语言规定，自定义符号绑定的实际地址从16开始

总结

至此我们可以归纳总结，所谓汇编器的符号表，本质上只是一个在初始化时根据硬件特性预先维护一些数据的map，之后在运行过程中扫描文本，更新这个map

符号表的生命周期：

• 程序启动时预先放入硬件系统规定的预定义符号
• 第一遍扫描代码，重点关注汇编代码中的标签，统计行数并维护标签的符号表信息
• 第二遍扫描代码，逐行翻译，并对变量符号进行更新维护