与 Swift 同乐：玩转编译器玩具（第 7 部分）

踏入堆栈分配的世界

在本次旅程中，我们将着眼于变量，它们在计算机科学中扮演着至关重要的角色。变量就像存储数据的容器，允许我们在程序中引用和操作它们。然而，为了使用变量，我们需要将它们存储在计算机内存中。对于我们的编译器玩具，我们将使用堆栈——一种先进先出的数据结构——来管理变量的内存分配。

定义变量

要表示变量，我们需要扩展我们的 NamedValue 枚举，为变量添加 var 值：

enum NamedValue {
    case int(Int)
    case var(Int)
}

变量值类型为 Int，表明变量可以存储整数。

分配内存

为了在堆栈上为变量分配内存，我们需要一个辅助函数 alloca。alloca 函数的作用是为给定的变量类型分配内存。我们通过将变量类型作为参数传递给 alloca 函数来调用它：

func alloca(_ type: LLVMType) -> LLVMValue

alloca 函数返回一个 LLVMValue，代表堆栈上分配的内存地址。

初始化变量

有了 alloca 函数，我们就可以为变量初始化内存了。为此，我们使用 store 指令将变量值存储在分配的内存地址中。store 指令有三个参数：要存储的值、存储位置和存储类型：

func store(_ value: LLVMValue, at: LLVMValue, type: LLVMType)

加载变量

为了从堆栈中加载变量的值，我们使用 load 指令。load 指令将值从指定的内存地址加载到寄存器中：

func load(_ from: LLVMValue, type: LLVMType) -> LLVMValue

load 指令返回一个 LLVMValue，代表加载的值。

示例代码

让我们来看看一个使用堆栈分配变量的简单示例：

let nameValue = NamedValue.var(10)
let namePtr = alloca(LLVMInt32Type())
store(LLVMInt32(10), at: namePtr, type: LLVMInt32Type())

在上面示例中，我们首先声明一个名为 nameValue 的变量，其值为 10。然后，我们使用 alloca 函数为 nameValue 分配内存，并将结果存储在 namePtr 中。最后，我们使用 store 指令将值 10 存储在 namePtr 指向的内存地址中。

结语

通过支持变量和“=”运算符，我们的编译器玩具向前迈进了一大步。我们探索了如何使用堆栈分配内存、创建 Alloca，以及将变量存储在堆栈中。这些概念对于编写实际编译器至关重要，它们为我们处理更复杂的数据结构和操作奠定了基础。