# TigerCompiler

**Repository Path**: mafujing/tiger-compiler

## Basic Information

- **Project Name**: TigerCompiler
- **Description**: java版虎书编译器完整实现。AI生成补齐代码，供学习使用
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2026-02-06
- **Last Updated**: 2026-02-07

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# Tiger Compiler (Java Educational Implementation)

这是一个基于 Andrew Appel 的经典教材 **《Modern Compiler Implementation in Java》**（虎书）的 Tiger 语言编译器全功能实现。

本项目不仅是一个可运行的编译器，更是一份**交互式学习文档**。核心代码中包含了密集的中文注释，将代码逻辑与书中的章节、算法和概念一一对应，旨在帮助初学者深入理解编译器后端的复杂细节。

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## 📚 对应教材章节 (Textbook Mapping)

本项目结构清晰地划分为前端、中端和后端，完美契合书中章节：

### 前端 (Frontend)
| 模块 | 路径 | 对应章节 | 核心概念 |
| :--- | :--- | :--- | :--- |
| **Lexer** | `src/Frontend/Parse/Lexer.java` | **Ch 2** | 词法分析 (Lexical Analysis) |
| **Parser** | `src/Frontend/Parse/Parser.java` | **Ch 3-4** | 语法分析 (Parsing), 抽象语法树 (AST) |
| **Semant** | `src/Frontend/Semant/Semant.java` | **Ch 5** | 语义分析 (Type Checking), 环境 (Env) |

### 中端 (Middle End)
| 模块 | 路径 | 对应章节 | 核心概念 |
| :--- | :--- | :--- | :--- |
| **Translate** | `src/MiddleEnd/Translate` | **Ch 7** | IR 翻译 (Translation to Intermediate Code) |
| **Canon** | `src/MiddleEnd/Canon` | **Ch 8** | 规范化 (Canonicalization), 基本块 (Basic Blocks) |

### 后端 (Backend) - *重点注释区域*
| 模块 | 路径 | 对应章节 | 核心概念 |
| :--- | :--- | :--- | :--- |
| **Frame** | `src/Backend/Mips/MipsFrame.java` | **Ch 6** | 栈帧布局 (Activation Records), 静态链 (Static Links) |
| **Codegen** | `src/Backend/Mips/Codegen.java` | **Ch 9** | 指令选择 (Instruction Selection), 最大匹配 (Maximal Munch) |
| **Liveness** | `src/Backend/RegAlloc/Liveness.java` | **Ch 10** | 活跃分析 (Liveness Analysis), 冲突图 (Interference Graph) |
| **RegAlloc** | `src/Backend/RegAlloc/RegAlloc.java` | **Ch 11** | 寄存器分配 (Register Allocation), 图着色 (Graph Coloring) |

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## 🚀 快速开始 (Quick Start)

### 1. 编译项目
本项目使用 Maven 进行构建：
```bash
mvn clean compile
```

### 2. 运行编译器
运行主驱动程序 `Driver.Main`，传入 Tiger 源代码文件：
```bash
java -cp target/classes Driver.Main test_args.tig
```
编译器将输出：
1.  **AST**: 抽象语法树结构。
2.  **Linearized IR**: 线性化的中间代码。
3.  **MIPS Instructions**: 寄存器分配前的汇编指令。
4.  **Final Assembly**: 最终的 MIPS 汇编代码（可直接运行）。

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## 🌟 核心特性与实现细节

### 1. MIPS O32 调用约定 (Calling Convention)
- **参数传递**: 前4个参数通过 `$a0-$a3` 传递，超过4个的参数压入栈中。
- **栈帧管理**: 严格遵循 MIPS O32 ABI，包含 Caller's Frame, Shadow Space (16 bytes), Saved Registers 等区域。
- **实现位置**: 参见 `src/Backend/Mips/MipsFrame.java` 中的图解注释。

### 2. 视图转换 (View Shift)
- 实现了从“抽象参数”到“物理位置”的转换。
- 函数入口处将 `$a0-$a3` 及栈上参数移动到编译器的临时变量 (Temporaries) 中，使得函数体代码与具体调用约定解耦。

### 3. 图着色寄存器分配 (Graph Coloring Register Allocator)
- 实现了完整的 Ch 11 算法：**Build -> Simplify -> Coalesce -> Freeze -> Spill -> Select**。
- 处理了 **预着色寄存器 (Precolored Registers)** 和 **调用破坏寄存器 (Caller-save Registers)** 的约束。
- 实现了 **溢出 (Spilling)** 机制：当颜色不足时，自动将变量溢出到栈上并重写程序。

### 4. 教学级注释
- 关键算法（如 `Maximal Munch` 指令选择、`Liveness` 数据流分析）均配有详细的中文解释。
- 解释了“为什么这样做”以及“对应书上哪一部分”。

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## 📂 示例文件
- `test_args.tig`: 测试多参数函数调用（>4个参数），验证栈传递机制。
- `test_codegen.tig`: 综合测试控制流和算术运算。