COMPUTE_FRAMES 生成代码中的 ASM 和堆栈框架映射问题

Question

我正在为我在编译器中用作示例的编译器编写代码生成器class我正在教学。我们使用 ASM 5.0.3 生成 JVM 代码。我能够评估最直接的表达式和语句，其中一些调用运行时方法，就好了。对于示例参考语言，我们只有布尔值和整数，以及一些带有类型推断的简单控制结构。在生成的 class 中，所有 "programs" 都被编译为静态 main 方法。这是我使用 ASM 的第一年。我们之前用的是jasmine.

我在堆栈图框架方面遇到了问题。这是我正在编译的一个示例程序，它会出现问题：

i <- 5
if
  i < 0 :: j <- 0
  i = 0 :: j <- 1
  i > 0 :: j <- 2
fi

相当于一个Java程序：

int i = 5, j;
if (i < 0) j = 0;
else if (i == 0)j = 1;
else if (i > 0) j = 2;

如果我只用一种替代方案编写程序，它生成的很好。但是当我有不止一个时，就像在这种情况下，我得到这样的跟踪：

java.lang.VerifyError: Inconsistent stackmap frames at branch target 39
Exception Details:
  Location:
    djkcode/Test.main([Ljava/lang/String;)V @12: goto
  Reason:
    Current frame's stack size doesn't match stackmap.
  Current Frame:
    bci: @12
    flags: { }
    locals: { '[Ljava/lang/String;', integer, integer }
    stack: { integer }
  Stackmap Frame:
    bci: @39
    flags: { }
    locals: { '[Ljava/lang/String;', integer }
    stack: { integer, integer, integer }
  Bytecode:
    0x0000000: 120b 3c1b 120c 9900 0912 0c3d a700 1b1b
    0x0000010: 120c 9900 0912 0d3d a700 0f1b 120c 9900
    0x0000020: 0912 0e3d a700 03b1                    
  Stackmap Table:
    full_frame(@15,{Object[#16],Integer},{Integer})
    full_frame(@27,{Object[#16],Integer},{Integer,Integer})
    full_frame(@39,{Object[#16],Integer},{Integer,Integer,Integer})

我进行的 ASM 调用可以在这个调试输出中看到：

DBG>     cw = new ClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_FRAMES);
DBG>     cw.visit(V1_8, ACC_PUBLIC+ACC_STATIC, "djkcode/Test", null, "java/lang/Object", null
DBG>        Generate the default constructor..this works in all cases
DBG>     
Start the main method
DBG>     mv = cw.visitMethod(ACC_PUBLIC + ACC_STATIC, "main", "([Ljava/lang/String;)V", null, null
DBG>     mv.visitCode()
DBG>     mv.visitLdcInsn(5);
DBG>     mv.visitVarInsn(ISTORE, assign.getId().getAddress());
DBG> Enter Alternative
DBG>     Label endLabel = new Label();  // value = L692342133
DBG> Enter Guard
DBG>     Label failLabel = new Label(); // failLabel = L578866604
DBG>     mv.visitVarInsn(ILOAD, 1);
DBG>     mv.visitLdcInsn(0);
DBG>     mv.visitJumpInsn(IFEQ, failLabel);
DBG>     mv.visitLdcInsn(0);
DBG>     mv.visitVarInsn(ISTORE, assign.getId().getAddress());
DBG>     mv.visitJumpInsn(GOTO, guardLabelStack.peek());  // label value = L692342133
DBG>     mv.visitLabel(failLabel);  // failLabel = L578866604
DBG> L578866604:
DBG> Exit Guard
DBG> Enter Guard
DBG>     Label failLabel = new Label(); // failLabel = L1156060786
DBG>     mv.visitVarInsn(ILOAD, 1);
DBG>     mv.visitLdcInsn(0);
DBG>     mv.visitJumpInsn(IFEQ, failLabel);
DBG>     mv.visitLdcInsn(1);
DBG>     mv.visitVarInsn(ISTORE, assign.getId().getAddress());
DBG>     mv.visitJumpInsn(GOTO, guardLabelStack.peek());  // label value = L692342133
DBG>     mv.visitLabel(failLabel);  // failLabel = L1156060786
DBG> L1156060786:
DBG> Exit Guard
DBG> Enter Guard
DBG>     Label failLabel = new Label(); // failLabel = L1612799726
DBG>     mv.visitVarInsn(ILOAD, 1);
DBG>     mv.visitLdcInsn(0);
DBG>     mv.visitJumpInsn(IFEQ, failLabel);
DBG>     mv.visitLdcInsn(2);
DBG>     mv.visitVarInsn(ISTORE, assign.getId().getAddress());
DBG>     mv.visitJumpInsn(GOTO, guardLabelStack.peek());  // label value = L692342133
DBG>     mv.visitLabel(failLabel);  // failLabel = L1612799726
DBG> L1612799726:
DBG> Exit Guard
DBG>     mv.visitLabel(endLabel);  // endLabel = L692342133
DBG> L692342133:
DBG> Exit Alternative
DBG>     mv.visitInsn(RETURN)
DBG>     mv.visitMaxs(0, 0);
DBG>     mv.visitEnd();
DBG>     cw.visitEnd();

如果我在 Eclips ASM 字节码浏览器中查看 class，我会得到：

package asm.djkcode;
...
ClassWriter cw = new ClassWriter(0);
FieldVisitor fv;
MethodVisitor mv;
AnnotationVisitor av0;

cw.visit(52, ACC_PUBLIC + ACC_STATIC, "djkcode/Test", null, "java/lang/Object", null);

...

{
mv = cw.visitMethod(ACC_PUBLIC + ACC_STATIC, "main", "([Ljava/lang/String;)V", null, null);
...
mv.visitJumpInsn(GOTO, l1);
mv.visitLabel(l0);
mv.visitFrame(Opcodes.F_FULL, 2, new Object[] {"[Ljava/lang/String;", Opcodes.INTEGER}, 1, new Object[] {Opcodes.INTEGER});
...
mv.visitJumpInsn(GOTO, l1);
mv.visitLabel(l2);
mv.visitFrame(Opcodes.F_FULL, 2, new Object[] {"[Ljava/lang/String;", Opcodes.INTEGER}, 2, new Object[] {Opcodes.INTEGER, Opcodes.INTEGER});
...
mv.visitJumpInsn(GOTO, l1);
mv.visitLabel(l1);
mv.visitFrame(Opcodes.F_FULL, 2, new Object[] {"[Ljava/lang/String;", Opcodes.INTEGER}, 3, new Object[] {Opcodes.INTEGER, Opcodes.INTEGER, Opcodes.INTEGER});
mv.visitInsn(RETURN);
mv.visitMaxs(4, 3);
mv.visitEnd();
}
cw.visitEnd();

它似乎有一些不正确的 visitFrame 语句，但文档（我使用的是 ASM 5.0.3）说如果你使用 COMPUTE_FRAMES 你不必调用 visitFrame。我错过了什么？我花了很多时间试图让这个正确，并且可以想象我的学生一定会变得多么沮丧。我开始后悔从茉莉花的转变。

Answer 1

问题是您使用的指令 ifeq 不正确。 ifeq 将 一个参数 与零进行比较，并相应地进行分支。您将两个值压入堆栈，因为您似乎将其与 if_icmpeq 混淆，后者将测试 两个操作数 是否相等。因此，在每个条件块之后，一个悬空的 int 保留在堆栈中，因此块之前的代码与它之后的代码具有不同的堆栈深度，这意味着您不能在它上面分支，因为分支是不允许的，如果源和目标有不同的堆栈深度（这正是 VerifierError 告诉你的，你可以看到每个显式帧如何在堆栈上多一个 Integer）。

因此您可以将 ifeq 指令更改为 if_icmpeq 以反映您的初衷，但保留 ifeq 指令并删除零的推动会更有效常数。

请注意，所有三个指令都进行相同的 ifeq 测试似乎是另一个错误。我想，您想将 < 0 和 > 0 代码编译为相应的 iflt 和 ifgt 指令。再次注意 iflt/ifgt 和 ificmplt/ificmpgt 指令之间的区别……

COMPUTE_FRAMES 生成代码中的 ASM 和堆栈框架映射问题

COMPUTE_FRAMES issue with ASM and stackframe maps in generated code

java-bytecode-asm