組譯

說明

在這個練習中，你將定義一門小型語言的語法與執行模型，這門語言受到 x86-64 組合語言的啟發。

目標是將程式碼在受限環境中如何撰寫、解析與執行的方式形式化。

執行模型

你的組合語言程式碼會寫在一個特殊的結構裡：

let program := assemble!(
    -- assembly code here
)

這個結構必須產生一個程式，用來模擬一個執行組合語言程式碼並回傳值的函式。 接著用以下語法呼叫這個程式，其中 a、b、c 等是引數：

let result := program(a, b, c, ...)

所有引數與回傳值都是_64 位元有號整數_。 最多允許_6 個引數_。

暫存器

回傳值與所有引數都是透過暫存器傳遞的。 你的語言必須支援以下暫存器：

暫存器一開始的預設值都是 0，除非它們被用來把引數傳遞給函式。

舉例來說，在以下程式裡，除了初始化為 10 的 rdi 和初始化為 -20 的 rsi 之外，所有暫存器的值都是 0：

program(10, -20)

程式一定會把回傳值存在 rax 裡。

組合語言程式碼

組合語言程式碼的每一行可以是兩種形式之一：

• 標籤會標記程式中特定的位置，供某些指令使用。
• 指令代表程式執行的一項操作。

除非被某些指令改變，否則程式的執行流程是依序線性進行的。 也就是說，前一行會先完整執行完，才會執行下一行。

標籤

標籤的語法如下：

<label>:

除了標記程式碼中的特定位置、讓指令可以使用之外，標籤不會改變任何暫存器的值，也不會對程式造成其他影響。

雙運算元指令

大多數指令的語法如下：

<opcode> <destination>, <source>

opcode 指出要執行的運算，並使用 destination 與 source 兩個運算元的值。 運算結果會存放在 destination 運算元中。

舉例來說，add 指令會把 destination 與 source 運算元的值相加，並把結果存放在 destination 運算元中。

destination 運算元_一定_是暫存器，而 source 運算元可以是暫存器或數字常值。

以下是你的程式必須支援的指令清單：

除此之外，你的程式還必須支援雙運算元的 cmp 指令。

這個指令不會修改任何暫存器，而是比較 destination 與 source 運算元，並把程式的內部狀態設為下列三種之一：

• 若 destination > source，則為_大於_
• 若 destination == source，則為_等於_
• 若 destination < source，則為_小於_

你要如何在內部追蹤這個狀態，由你自行決定。

單運算元指令

有些指令會改變程式的流程，把執行轉移到程式碼的其他位置。 它們叫做_跳躍_指令。

它們都只接受一個運算元，也就是一個標籤，用來指出跳躍的目標，即程式碼中執行會繼續下去的位置：

<opcode> <label>

jmp 指令_一定_會跳躍到目標標籤。

其他跳躍指令只有在程式的內部狀態被設為特定值時才會跳躍。 這表示它們前面通常會有一個 cmp 指令。

以下是你的程式必須支援的跳躍指令：