/***** 該代碼文件所包含頭文件 *****/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
/* 宏定義常量TRUE為1 */
#ifndef TRUE
#define TRUE 1
#endif
/* 宏定義常量FALSE為0 */
#ifndef FALSE
#define FALSE 0
#endif


/***************** 常量 *******************/

/* 為大型程序擴(kuò)展,指令存儲(chǔ)區(qū)大小,定義為1024 */
#define   IADDR_SIZE  1024 
/* 為大型程序擴(kuò)展,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)大小,定義為1024 */
#define   DADDR_SIZE  1024 
/* 寄存器數(shù)量,定義為8 */
#define   NO_REGS 8
/* PC寄存器,定義為7 */
#define   PC_REG  7
/* 目標(biāo)代碼行大小,定義為121 */
#define   LINESIZE  121
/* 字大小,定義為20 */
#define   WORDSIZE  20


/**************** 類(lèi)型 *******************/

/* 指令尋址模式類(lèi)型 */
typedef enum 
{
   opclRR,		/* 寄存器尋址模式類(lèi)型,操作數(shù)使用寄存器r,s,t */
   opclRM,		/* 寄存器-內(nèi)存尋址模式類(lèi)型,操作數(shù)使用寄存器r,內(nèi)存地址d+s */
   opclRA		/* 寄存器-立即數(shù)尋址模式類(lèi)型,操作數(shù)使用寄存器r,立即數(shù)值d+s */
} OPCLASS;

/* 操作指令標(biāo)識(shí)碼類(lèi)型 */
typedef enum opcode{

   /************* 寄存器尋址模式指令標(biāo)識(shí)碼 ***************/

   opHALT,	/* 停止指令:結(jié)束程序執(zhí)行,忽略操作數(shù) */
   
   opIN,	/* 輸入指令:將外部變量讀入寄存器,使用第r個(gè)寄存器,忽略s,t參數(shù) */

   opOUT,	/* 輸出指令:將寄存器的值輸出,使用第r個(gè)寄存器,忽略s,t參數(shù) */

   opADD,   /* 加法指令:寄存器r的值賦為寄存器s的值與寄存器t的值的和 */

   opSUB,   /* 減法指令:寄存器r的值賦為寄存器s的值與寄存器t的值的差 */

   opMUL,   /* 乘法指令:寄存器r的值賦為寄存器s的值與寄存器t的值的積 */

   opDIV,   /* 除法指令:寄存器r的值賦為寄存器s的值與寄存器t的值的商 */

   /* 寄存器尋址模式指令限制標(biāo)志,							*
    * 操作標(biāo)識(shí)碼枚舉值小于opRRLim的指令均為寄存器尋址模式指令	*/
   opRRLim,  

   /************** 寄存器-內(nèi)存尋址模式指令標(biāo)識(shí)碼 ****************/

   opLD,	/* 載入指令:寄存器r的值賦為地址為d+reg(s)的內(nèi)存單元的值 */

   opST,    /* 設(shè)置指令:將地址為d+reg(s)的內(nèi)存單元值賦為寄存器r的值 */

   /* 寄存器-內(nèi)存尋址模式指令限制標(biāo)志										*
    * 操作標(biāo)識(shí)碼枚舉值小于opRMLim且大于opRRLim的均為寄存器-內(nèi)存尋址模式指令 */
   opRMLim, 

  
   /************* 寄存器-立即數(shù)尋址模式指令標(biāo)識(shí)碼 ****************/

   opLDA,	/* 載入指令:將寄存器r的值賦為立即數(shù)d與寄存器s的值的和 */

   opLDC,   /* 載入指令:將寄存器r的值賦為立即數(shù)d,參數(shù)s被忽略 */

   opJLT,   /* 如果寄存器r的值小于0,將第7個(gè)寄存器的值賦為d+reg(s)	*
			 * 第7個(gè)寄存器為pc程序計(jì)數(shù)寄存器						*/

   opJLE,   /* 如果寄存器r的值小于等于0,將pc寄存器的值賦為d+reg(s) */

   opJGT,   /* 如果寄存器r的值大于0,將pc寄存器的值賦為d+reg(s) */

   opJGE,   /* 如果寄存器r的值大于等于0,將pc寄存器的值賦為d+reg(s) */

   opJEQ,   /* 如果寄存器r的值等于0,將pc寄存器的值賦為d+reg(s) */

   opJNE,   /* 如果寄存器r的值不等于0,將pc寄存器的值賦為d+reg(s) */

   /* 寄存器-立即數(shù)尋址模式指令限制標(biāo)志
    * 操作標(biāo)識(shí)碼枚舉值小于opRALim且大于opRMLim的均為寄存器-立即數(shù)尋址模式指令 */
   opRALim    

   } OPCODE;						

/************ 指令單步執(zhí)行結(jié)果類(lèi)型 ************/
typedef enum {
   srOKAY,			/* 正常 */

   srHALT,			/* 停止 */

   srIMEM_ERR,		/* 指令存儲(chǔ)錯(cuò) */

   srDMEM_ERR,		/* 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)錯(cuò) */

   srZERODIVIDE		/* 除數(shù)為零錯(cuò) */

   } STEPRESULT;

/* 指令結(jié)構(gòu)類(lèi)型:操作碼,操作數(shù)1,操作數(shù)2,操作數(shù)3 */
typedef struct {
      int iop  ;
      int iarg1  ;
      int iarg2  ;
      int iarg3  ;
   } INSTRUCTION;


/******** 變量 ********/

int iloc = 0 ;			/* 指令存儲(chǔ)計(jì)數(shù)指針,初始為0 */

int dloc = 0 ;			/* 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)計(jì)數(shù)指針,初始為0 */

int traceflag = FALSE;	/* 指令執(zhí)行追蹤標(biāo)志,初始為FALSE */

int icountflag = FALSE;	/* 指令執(zhí)行計(jì)數(shù)標(biāo)志,初始為FALSE */

/* iMem用于指令存儲(chǔ),為1024長(zhǎng)的指令結(jié)構(gòu)數(shù)組 */
INSTRUCTION iMem [IADDR_SIZE];				

/* dMem用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ),為1024長(zhǎng)的整數(shù)類(lèi)型數(shù)組 */
int dMem [DADDR_SIZE];						

/* reg用于寄存器存儲(chǔ),為8長(zhǎng)的整數(shù)類(lèi)型數(shù)組 */
int reg [NO_REGS];							


/* 指令操作碼表,對(duì)應(yīng)尋址模式分為三類(lèi) */
char * opCodeTab[]

        = {"HALT","IN","OUT","ADD","SUB","MUL","DIV","????",
          /* 寄存器尋址模式指令類(lèi)型 */

           "LD","ST","????", 
		  /* 寄存器-內(nèi)存尋址模式指令類(lèi)型 */

           "LDA","LDC","JLT","JLE","JGT","JGE","JEQ","JNE","????"
          /* 寄存器-立即數(shù)尋址模式指令類(lèi)型 */
          };

/** 單步執(zhí)行結(jié)果狀態(tài)表 **/
char * stepResultTab[]

        = {"OK","Halted","Instruction Memory Fault",
           "Data Memory Fault","Division by 0"
          };

char pgmName[20];			/* 用于存儲(chǔ)程序文件名 */

FILE *pgm  ;				/* 程序文件指針 */

char in_Line[LINESIZE] ;	/* 用于存儲(chǔ)一行代碼,為121長(zhǎng)的字符數(shù)組 */

int lineLen ;				/* in_Line中行結(jié)尾字符位置 */

int inCol  ;				/* 用于指出在in_Line中的當(dāng)前字符位置 */

int num  ;					/* 用于存儲(chǔ)當(dāng)前所得數(shù)值 */

char word[WORDSIZE] ;		/* 用于存儲(chǔ)當(dāng)前的字,為20長(zhǎng)的字符數(shù)組 */

char ch  ;					/* 當(dāng)前代碼行中當(dāng)前位置上的字符 */

int done  ;



/****************************************************/
/* 函數(shù)名 opClass									*/
/* 功  能 指令尋址模式分類(lèi)函數(shù)						*/
/* 說(shuō)  明 該函數(shù)對(duì)給定的指令操作碼枚舉值c進(jìn)行分類(lèi)	*/
/*        返回指令所屬尋址模式						*/
/****************************************************/
int opClass( int c )

{ 
  /* 如果枚舉值c小于opRRLim,則指令為寄存器尋址模式指令類(lèi)型 */
  if      ( c <= opRRLim) return ( opclRR );

  /* 如果枚舉值c小于opRMLim,則指令為寄存器-內(nèi)存尋址模式指令類(lèi)型 */
  else if ( c <= opRMLim) return ( opclRM );

  /* 為寄存器-立即數(shù)尋址模式指令類(lèi)型 */
  else                    return ( opclRA );

} 

/********************************************************/
/* 函數(shù)名 writeInstruction								*/
/* 功  能 指令輸出函數(shù)									*/
/* 說(shuō)  明 該函數(shù)將指令存儲(chǔ)區(qū)中指令以指定格式輸出到屏幕	*/
/********************************************************/
void writeInstruction ( int loc )

{  
  /* loc為所要輸出的指令在指令存儲(chǔ)區(qū)中地址,輸出到屏幕 */
  printf( "%5d: ", loc) ;

  /* 輸出指令地址loc在0-1023有效的指令存儲(chǔ)區(qū)地址范圍之內(nèi) */
  if ( (loc >= 0) && (loc < IADDR_SIZE) )

  { 
    /* 輸出地址為loc上的指令操作碼值iMem[loc].iop和第一操作數(shù)iMem[loc].iarg1 */
	printf("%6s%3d,", opCodeTab[iMem[loc].iop], iMem[loc].iarg1);

	/* 根據(jù)指令的尋址模式分類(lèi)處理 */
    switch ( opClass(iMem[loc].iop) )

    { 
      /* 輸出指令為寄存器尋址模式指令,以給定形式輸出操作數(shù)2,操作數(shù)3 */
	  case opclRR: printf("%1d,%1d", iMem[loc].iarg2, iMem[loc].iarg3);
                   break;		

      /* 輸出指令為寄存器-立即數(shù)尋址模式指令,和寄存器-內(nèi)存尋址模式指令	*
	   * 以給定形式輸出操作數(shù)2,操作數(shù)3									*/
      case opclRM: 
      case opclRA: printf("%3d(%1d)", iMem[loc].iarg2, iMem[loc].iarg3);
                   break;	
    }
   	/* 向屏幕輸出換行符 */
	printf ("\n") ;
  }
} /* writeInstruction */

/****************************************************/
/* 函數(shù)名 getCh										*/
/* 功  能 字符獲取函數(shù)								*/
/* 說(shuō)  明 如果當(dāng)前行中字符未讀完,則函數(shù)返回當(dāng)前字符	*/
/*		  否則,函數(shù)返回空格字符						*/
/****************************************************/
void getCh (void)

{ 
  /* 在當(dāng)前代碼行in_Line中,當(dāng)前字符列數(shù)inCol未超過(guò)代碼行實(shí)際長(zhǎng)度lineLen *
   * 取得當(dāng)前行中當(dāng)前位置的字符,送入ch									*/
  if (++inCol < lineLen)
  ch = in_Line[inCol] ;

  /* 如果inCol超出當(dāng)前代碼行長(zhǎng)度范圍,則ch賦為空格 */
  else ch = ' ' ;

} /* getCh */



/********************************************************/
/* 函數(shù)名 nonBlank										*/
/* 功  能 非空字符獲取函數(shù)								*/
/* 說(shuō)  明 如果成功從當(dāng)前行中取得非空字符,函數(shù)返回TRUE	*/
/*		  否則,函數(shù)返回FALSE							*/
/********************************************************/
int nonBlank (void)

{ 
  /* 在當(dāng)前代碼行in_Line中,當(dāng)前字符位置inCol中為空格字符	*  
   * 在當(dāng)前代碼行in_Line中,當(dāng)前字符位置inCol下移,略過(guò)空格	*/
  while ((inCol < lineLen)
         && (in_Line[inCol] == ' ') )
		 inCol++ ;

  /* 在當(dāng)前代碼行in_Line中,遇到非空字符 */
  if (inCol < lineLen)

  { 
    /* 取當(dāng)前字符位置inCol中的字符送入ch,		*
	 * 函數(shù)返回TRUE(已定義為1),ch中得到非空字符	*/
	ch = in_Line[inCol] ;
    return TRUE ; }

  /* 當(dāng)前代碼行已經(jīng)讀完,將當(dāng)前字符ch 賦為空格,	*
   * 函數(shù)返回FALSE(已定義為0),ch中為空格字符	*/
  else
  { ch = ' ' ;
    return FALSE ; }
} /* nonBlank */


/****************************************************************/
/* 函數(shù)名 getNum												*/
/* 功  能 數(shù)值獲取函數(shù)											*/
/* 說(shuō)  明 將代碼行中連續(xù)出現(xiàn)的有加減運(yùn)算的數(shù)term合并計(jì)數(shù),		*/
/*        所的數(shù)值送入為num.如果成功得到數(shù)值,則函數(shù)返回TRUE;	*/
/*        否則,函數(shù)返回FALSE									*/
/****************************************************************/
int getNum (void)

{ int sign;				/* 符號(hào)因子 */

  int term;				/* 用于記錄當(dāng)前錄入的局部數(shù)值 */

  int temp = FALSE;		/* 記錄函數(shù)返回值,初始為假 */

  num = 0 ;				/* 用于記錄所有加減運(yùn)算后的最終數(shù)值結(jié)果 */

  do
  { sign = 1;			/* 符號(hào)因子初始為1 */

    /* 調(diào)用函數(shù)nonBlank()略過(guò)當(dāng)前位置的空格后,			*
     * 所得到的當(dāng)前非空字符ch為+或-.(+/-的連續(xù)出現(xiàn)處理)	*/
    while ( nonBlank() && ((ch == '+') || (ch == '-')) )

    { temp = FALSE ;

	  /* 當(dāng)前字符ch為"-"時(shí),符號(hào)因子sign設(shè)為-1 */
	  if (ch == '-')  sign = - sign ;

	  /* 取當(dāng)前代碼行中下一字符到當(dāng)前字符ch中 */
      getCh();
    }

    term = 0 ;		/* 當(dāng)前錄入的局部數(shù)值初始為0 */

    nonBlank();		/* 略過(guò)當(dāng)前位置上的空格 */

	/* 當(dāng)前字符ch為數(shù)字,局部數(shù)值的循環(huán)處理 */
    while (isdigit(ch))				

    { temp = TRUE ;		/* 函數(shù)返回值設(shè)為T(mén)RUE,成功得到數(shù)字 */

	  /* 將字符序列轉(zhuǎn)化為數(shù)值形式,進(jìn)行進(jìn)位累加 */
      term = term * 10 + ( ch - '0' ) ;

      getCh();			/* 取當(dāng)前代碼行中下一字符到當(dāng)前字符ch中 */

    }
	/* 將局部數(shù)值帶符號(hào)累加,得到最終數(shù)值num */
    num = num + (term * sign) ;

  } while ( (nonBlank()) && ((ch == '+') || (ch == '-')) ) ;
  return temp;
} /* getNum */


/****************************************************/
/* 函數(shù)名 getWord									*/
/* 功  能 單詞獲取函數(shù)								*/
/* 說(shuō)  明 函數(shù)從當(dāng)前代碼行中獲取單詞.如果得到字符,	*/
/*		  則函數(shù)返回TRUE;否則,函數(shù)返回FALSE			*/
/****************************************************/
int getWord (void)

{ 
	
  int temp = FALSE;			/* 函數(shù)返回值初始為FALSE */

  int length = 0;			/* 單詞長(zhǎng)度初始為0 */

  /* 在當(dāng)前代碼行中成功獲取非空字符ch */
  if (nonBlank ())

  {
    /* 當(dāng)前非空字符ch為字母或數(shù)字 */
	while (isalnum(ch))

    {
      /* 當(dāng)前單詞word未超過(guò)規(guī)定字長(zhǎng)WORDSIZE-1(為單詞結(jié)束字符留一空位)	*
	   * 將當(dāng)前字符ch讀入到單詞末尾										*/
	  if (length < WORDSIZE-1) word [length++] =  ch ;

      getCh() ;			/* 取當(dāng)前代碼行中下一字符 */
    }

	/* 給當(dāng)前單詞word加入結(jié)束字符 */
    word[length] = '\0';

	/* 設(shè)置函數(shù)返回值,當(dāng)讀入字word非空的時(shí)候?yàn)門(mén)RUE */
    temp = (length != 0);