現在做個簡單的 Compiler，包括三個部份，scanner 用 flex/scangen，parser 用 bison/yacc/llgen，剩下 code generation 可以直接輸出 assembly code 來做，也可輸出成 JVM bytecode。我之前沒學過 assembly code，直接學學這個也不錯，概念和 x86 差不多吧。

JVM 也屬 stack based machine platform (其他比如 PowerPC, x86, MIPS 等)，但仍有些不同:

1. 最主要不同是 JVM 的資料結構是一個稱為 Constant Pool table，在 .class 檔內用來描述 classes, function 以及 variables。
2. JVM 禁止 memory reference，取得變數和函數方式會不同，而且沒有 global variables，要特別處理，比如要生成一個類別來處理 global variables.

若要參考 JVM Specification 來生成 binary 的 bytecode 當然很累，所以，有個現成的程式 Jasmin  (即 JVM 的 assembler) 來使用，就比較方便了。

一般 .java 檔經 javac 轉成 .class (bytecode file)

public class HelloWorld {
    public static void main(String args[]) {
        System.out.println("Hello World!!");
    }
}

javap 用來 disassemble VM 指令，即可以知道一個 class 檔由哪些指令組成：

[derjohng@derjohngdediannao 551] $ javap -c HelloWorld
Compiled from "HelloWorld.java"
public class HelloWorld extends java.lang.Object{
public HelloWorld();
  Code:
   0:   aload_0
   1:   invokespecial   #1; //Method java/lang/Object."<init>":()V
   4:   return

public static void main(java.lang.String[]);
  Code:
   0:   getstatic       #2; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   3:   ldc     #3; //String Hello World!!
   5:   invokevirtual   #4; //Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
   8:   return
}

Jasmin  則是將 VM 指令寫成的檔案，轉成 bytecode file. 可視為 JVM 的一種 assembler，比如下面為 Jasmin 的指令例子(比如檔名為 HelloWord.j)，執行 $jasmin HelloWord.j ，即會產生 HelloWord.class

.class public HelloWorld
.super java/lang/Object

; specify the constructor method for the HelloWorld class
.method public <init>()V
   aload_0
   invokenonvirtual java/lang/Object/<init>()V
   return
.end method

; specify the "main" method - this prints "Hello World"
.method public static main([Ljava/lang/String;)V
   .limit stack 2
   .limit locals 2

    ; 將 output stream 和 string "Hello World!" 放到 stack.
    getstatic java/lang/System/out Ljava/io/PrintStream;
    ldc "Hello World!"
    invokevirtual java/io/PrintStream/println(Ljava/lang/String;)V

    return
.end method

簡短的 Jasmin 使用說明，參考這裡 。

更仔細的說明，參考 The Java Virtual Machine Specification, Chapter 7 .

參考

1. C Compiler Targeting the Java Virtual Machine 
2. The Java Virtual Machine Specification 
3. Java Virtual Machine 

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2007.12.22 jasmin 產生的 class 檔案，用 java 執行，會有下述的 Error 出現

Exception in thread "main" java.lang.ClassFormatError: Absent Code
attribute  in method that is not native or abstract in class file Main

Ans: 問題在於 method 內的 .limit stack 以及 .limit locals 一定要指定，這兩個值只能多給，不能少給。

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2007.12.28 根據 Jasmin 手冊， .field 可以類似下面的用法：

.class public MyAda.Main
.super java/lang/Object

.field public XXX  I = 20
.field public YYY  D = 10.560000

但 jasmin 產生的 bytecode 用 javap -c 來看發現，其實並沒有給予起始值

Compiled from "Main.j"
public class MyAda.Main extends java.lang.Object{
public int XXX;
public double YYY;

public MyAda.Main();
  Code:
   0:   aload_0
   1:   invokespecial   #46; //Method java/lang/Object."<init>":()V
   4:   return
</init>

用下述的 java 檔，編成 class 檔

public class HelloWorld5 {
    public int iii=5;

會產生如下：

javap -c HelloWorld5
Compiled from "HelloWorld5.java"
public class HelloWorld5 extends java.lang.Object{
public int iii;

public HelloWorld5();
  Code:
   0:   aload_0
   1:   invokespecial   #1; //Method java/lang/Object."<init>":()V
   4:   aload_0
   5:   iconst_5
   6:   putfield        #2; //Field iii:I
   9:   return
</init>

所以，這些值是放在 <init>() 下，但 jasmin 下 .method public <init>()V 要自己產生，所以，要另外用 putfield 來給予啟始值了? !!昏頭!! 用 .field 的 assign 值不就沒意義了？

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