Важную роль при обработке файлов играет валидация. Для упрощения в прошлой темах проверялась лишь корректность инструкций, а валидация операндов была опущена, соответственно, если в исходном файле вдруг появится какая-то ошибка - некорректное название регистра или некорректный литерал, то при запуске программы мы столкнемся с ошибкой интерпретатора Python, наподобие следующего:
Traceback (most recent call last):
File "/python/asm/app.py", line 61, in <module>
else: op2 = int(tokens[2])
^^^^^^^^^^^^^^
ValueError: invalid literal for int() with base 10: 'a0'
В принципе мы можем так и оставить. В конце концов, если один операнд неправильный, то, может быть, нет смысла выполнять дальше программу. Но, возможно мы бы захотели использовать другой подход, например, программно завершить приложение, выведя какое-нибудь сообщение об ошибке и скрыть от пользователя детали ошибки интерпретатора Python. Для этого возьмем программу из прошлой темы и изменим ее следующим образом:
instructions = [] # список инструкций
r = [0]*4 # значения 4 регистров
# карта сопоставления регистров и их индексов в списке r
regs32 = {"r0":0, "r1":1, "r2":2, "r3":3}
pc = 0 # указатель на следующую инструкцию
# поддерживаемые инструкции и количество их операндов
mnemonics = {"mov":2, "add": 3, "sub":3, "mul": 3, "and": 3, "orr": 3}
# считываем файл hello.s в список инструкций
with open("hello.s", "r", encoding="utf8") as source:
lines = source.readlines()
# обрабатываем строки из файла
for i in range(0,len(lines)):
lines[i] = lines[i].split("//")[0] \
.replace(",", " ") \
.strip().rstrip("\n") \
.lower()
while " " in lines[i]: # заменяем несколько пробелов одним
lines[i] = lines[i].replace(" ", " ")
if(lines[i]) == "": continue # если получилась пустая строка, переходим к следующей строке
tokens = lines[i].split(" ") # разбиваем инструкцию на токены
instructions.append(tokens) # добавляем инструкцию в список instructions
# функций вывода состояния программы на консоль
def print_state(instruction):
print(f"pc:{pc}", end=" ") # выводим значение PC
print(f"{instruction:<16}", end=" ") # выводим текущую инструкцию
for reg in regs32: # выводим регистры
rInd = regs32[reg]
print(f"{reg}:{r[rInd]:<3}", end=" ")
print()
# получаем индекс регистра
def get_register_index(token, show_error):
if (token in regs32): return regs32[token]
if show_error: print("Некорректный регистр", token)
return None
# получаем значение регистра
def get_register(token, show_error):
rInd = get_register_index(token, show_error)
if (rInd != None): return r[rInd]
return None
# получаем литерал
def get_literal(token):
try:
return int(token) # преобразуем в число и возвращаем
except ValueError: # если ошибка, выводим сообщение
print("Некорректный токен", token)
return None # и возвращаем None
# получаем операнд, который может быть регистром или литералом
def get_register_or_literal(token):
reg = get_register(token, False)
if (reg != None): return reg
return get_literal(token)
# получаем тип инструкции
def get_opCount(tokens):
if tokens[0] not in mnemonics: # проверяем корректность инструкции
print("Некорректная инструкция ", " ".join(tokens))
return None
# получаем количество операндов для данной инструкции
count = mnemonics[tokens[0]]
if count!= len(tokens[1:]): # проверяем количество операндов
print("Некорректное количество операндов для инструкции: ", " ".join(tokens))
return None
return count
# цикл обработки инструкций
while True:
if pc >= len(instructions): break # если инструкции закончились, то выход из цикла
tokens = instructions[pc] # получаем текущую инструкцию для выполнения
pc = pc + 1 # увеличиваем указатель инструкций
opCount = get_opCount(tokens) # получаем количество операндов
if(opCount == None): break
# получаем операнды
op2, op3 = 0, 0
# первый операнд всегда регистр
op1=get_register_index(tokens[1], True)
# если инструкция с 2-мя операндами, то второй операнд может быть регистром или литералом
if(opCount==2): op2 = get_register_or_literal(tokens[2])
# если инструкция с 3-мя операндами, то второй операнд может быть регистром
# а третий операнд может быть регистром или литералом
if(opCount==3):
op2 = get_register(tokens[2], True)
op3 = get_register_or_literal(tokens[3])
# если какой-то параметр не установлен, завершаем цикл
if(None in [op1, op2, op3]): break
match tokens[0]:
case "mov":
r[op1] = op2
case "add":
r[op1] = op2 + op3
case "sub":
r[op1] = op2 - op3
case "mul":
r[op1] = op2 * op3
case "and":
r[op1] = op2 & op3
case "orr":
r[op1]= op2 | op3
print_state(" ".join(tokens)) # логгируем состояние программы на консоль
В отличие от прошлых тем теперь валидация инструкции и ее параметров вынесена в отдельную функцию - get_opCount
def get_opCount(tokens):
if tokens[0] not in mnemonics: # проверяем корректность инструкции
print("Некорректная инструкция ", " ".join(tokens))
return None
# получаем количество операндов для данной инструкции
count = mnemonics[tokens[0]]
if count!= len(tokens[1:]): # проверяем количество операндов
print("Некорректное количество операндов для инструкции: ", " ".join(tokens))
return None
return count
Функция получает набор токенов инструкции и проверяет корректность инструкции и количество ее параметров. В качестве результата функция возвращает количество ее параметров. Если возникла ошибка, то выводим сообщение об ошибке и возвращаем None.
Далее в бесконечном цикле обработке инструкций обращаемся к этой функции, и если ее результат None, то выходим из цикла:
opCount = get_opCount(tokens) # получаем количество операндов if(opCount == None): break
Получение операндов также вынесено в отдельные функции. Например, определена функция получения индекса регистра get_register_index
def get_register_index(token, show_error):
if (token in regs32): return regs32[token]
if show_error: print("Некорректный регистр", token)
return None
Если регистр не найден, возвращаем None. Также если второй параметр функции - show_error равен True, то выводим сообщение об ошибке.
Второй операнд некоторых инструкций может представлять только регистр. Для получения его значения определяем функцию get_register
def get_register(token, show_error):
rInd = get_register_index(token, show_error)
if (rInd != None): return r[rInd]
return None
Эта функция сначала обращается к выше определенной функции get_register_index. Если регистр найден, то возвращаем его значение. Если нет, то возвращаем None, а функция get_register_index выведет сообщение об ошибке в зависимости от значения show_error
Получение литерала также вынесено в отдельную функцию - get_literal:
def get_literal(token):
try:
return int(token) # преобразуем в число и возвращаем
except ValueError: # если ошибка, выводим сообщение
print("Некорректный токен", token)
return None # и возвращаем None
Для простоты здесь пытаемся преобразовать токен в число. При успешном преобразовании возвращаем полученное число. Если преобразование выполнить не удалось, то генерируется ошибка ValueError. В этом случае выводим сообщение об ошибке и возвращаем None.
В принципе здесь можно было бы обойтись без конструкции try..except и проверять, например, с помощью функции isnumeric(). Но поскольку в данном случае у нас также есть отрицательные числа, то это усложнит логику. А добавление других типов литералов в следующих статьях сделает логику еще более сложной. Поэтому для простоты применяем именно try..except.
Третий операнд большинства инструкций и второй операнд инструкции MOV может принимать регистр или литерал, для этого определяем функцию:
def get_register_or_literal(token):
reg = get_register(token, False)
if (reg != None): return reg
return get_literal(token)
Здесь сначала обращаемся к функции get_register, пытаясь получить регистр. Поскольку токен может также представлять литерал, то нам не надо при отсутствии регистра выводить сообщение об ошибке, поэтому в get_register вторым параметром передаем False.
В бесконечном цикле получаем операнды:
op2, op3 = 0, 0
# первый операнд всегда регистр
op1=get_register_index(tokens[1], True)
# если инструкция с 2-мя операндами, то второй операнд может быть регистром или литералом
if(opCount==2): op2 = get_register_or_literal(tokens[2])
# если инструкция с 3-мя операндами, то второй операнд может быть регистром
# а третий операнд может быть регистром или литералом
if(opCount==3):
op2 = get_register(tokens[2], True)
op3 = get_register_or_literal(tokens[3])
# если какой-то параметр не установлен, завершаем цикл
if(None in [op1, op2, op3]): break
Если какой-то операнд не определен, то он будет равен None. С помощью выражения None in [op1, op2, op3] мы можем проверить эту ситуацию и выйти из цикла.
Обратите внимание, что даже если инструкция не использует третий операнд (инструкция MOV), то он никогда не будет равен None, так как по умолчанию он равен 0 и далее никак не изменяется. Операнд может получить значение None, если только при его установке
произошла ошибка.
Для проверки определим следующий файл "hello.s":
mov r3, 5 mov r9, 3 mov r0, 6
В итоге при выполнении программы мы получим следующий вывод:
pc:1 mov r3 5 r0:0x0000 r1:0x0000 r2:0x0000 r3:0x0005 Некорректный регистр r9
Другой пример:
mov r0, 5 mov r1, asm mov r2, 7
На второй строке у нас некорректный токен. Поэтому при выполнении программы мы получим следующий вывод:
pc:1 mov r0 5 r0:0x05 r1:0x00 r2:0x00 r3:0x00 Некорректный токен asm