編譯原理之代碼生成(已修改)
2025-05-29 04:33 本頁面
【正文】 第八章 代碼生成 湖南大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院（軟件學(xué)院） 代碼生成器的位置 ?根據(jù)中間表示生成代碼 ?代碼生成器之前可能有一個(gè)優(yōu)化組件 ?代碼生成器的三個(gè)任務(wù) ? 指令選擇：選擇適當(dāng)?shù)闹噶顚?shí)現(xiàn) IR語句 ? 寄存器分配和指派：把哪個(gè)值放在哪個(gè)寄存器中 ? 指令排序：按照什么順序安排指令執(zhí)行 主要內(nèi)容 ?代碼生成器設(shè)計(jì)中的問題 ?目標(biāo)機(jī)模型 ?靜態(tài) /棧式數(shù)據(jù)區(qū)分配 ?基本塊相關(guān)的代碼生成 ?簡單的代碼生成算法 ?窺孔優(yōu)化 ?設(shè)計(jì)目標(biāo)： ? 生成代碼的正確性（最重要） ? 易于實(shí)現(xiàn)、測試和維護(hù) ?輸入 ?輸出 ?指令選擇 ?寄存器分配 ?計(jì)算順序 代碼生成器設(shè)計(jì)中的問題 ?輸入 ? 前端生成的源代碼的 IR(中間表示形式）及符號(hào)表信息 ? 中間表示形式的選擇 ? 四元式、三元式、字節(jié)代碼、堆棧機(jī)代碼、后綴表示、抽象語法樹、 DAG圖、 … ?輸出 ? RISC、 CISC； ? 可重定向代碼、匯編語言 代碼生成器設(shè)計(jì)中的問題 ?指令選擇 ?代碼生成器將中間表示形式映射為目標(biāo)機(jī)代碼 ?映射的復(fù)雜性由下列因素決定： ?IR的層次 ? 高：用代碼模板翻譯，但代碼質(zhì)量不高，需優(yōu)化 ? 低：利用低層次細(xì)節(jié)生成更高效的代碼 ?指令集體系結(jié)構(gòu)本身的特性 ?期望的目標(biāo)代碼質(zhì)量 代碼生成器設(shè)計(jì)中的問題 ?指令選擇 ?映射的復(fù)雜性由下列因素決定： ?IR的層次 ?指令集體系結(jié)構(gòu)本身的特性 ? 指令的統(tǒng)一性、完整性 ? 指令速度和機(jī)器慣用語 (idioms) ?期望的目標(biāo)代碼質(zhì)量 代碼生成器設(shè)計(jì)中的問題 ?指令選擇 ?映射的復(fù)雜性由下列因素決定： ?IR的層次 ?指令集體系結(jié)構(gòu)本身的特性 ?期望的目標(biāo)代碼質(zhì)量 ? 同一 IR程序可用不同代碼序列實(shí)現(xiàn)，它們的代價(jià)不同 ?示例： a=a+1可實(shí)現(xiàn)為兩種 ?INC a ?LD R0,a ?ADD R0,R0,1 ?ST a， R0 目標(biāo)機(jī)模型 ?本書使用三地址機(jī)器模型，指令如下： ? 加載 ? LD dst, addr；把地址 addr中的內(nèi)容加載到 dst所指寄存器。 addr：內(nèi)存地址 /寄存器 ? 保存 ? ST x, r；把寄存器 r中的內(nèi)容保存到 x中。 ? 計(jì)算 ? OP dst, src1, src2；把 src1和 scr2中的值運(yùn)算后將結(jié)果存放到 dst中。 ? 無條件跳轉(zhuǎn) ? BR L；控制流轉(zhuǎn)向標(biāo)號(hào) L的指令 ? 條件跳轉(zhuǎn) ? Bcond r, L；對(duì) r中的值進(jìn)行測試，如果為真則轉(zhuǎn)向 L。 尋址模式 ?變量 x：指向分配 x的內(nèi)存位置 ?a(r)：地址是 a的左值加上 r中的值 （可類比一維數(shù)組方便記憶） ?constant(r)：寄存器中內(nèi)容加上前面的常數(shù)即其地址； （可類比一維數(shù)組方便記憶） ?*r：寄存器 r的內(nèi)容為其地址 ?*constant(r)： r中內(nèi)容加上常量的和所指地址中存放的值為其地址 （可類比一維數(shù)組方便記憶） ?常量 constant56 例子 ?x=yz ? LD R1, y //R1=y ? LD R2, z //R2=x ? SUB R1, R1, R2 //R1=R1R2 ? ST x, R1 //x=R1 ?b=a[i] ? LR R1, i //R1=i ? MUL R1, R1, 8 //R1=R1*8 ? LD R2, a(R1) //R2=contents(a+contents(R1)) ? ST b, R2 //b = R2 程序及指令代價(jià) ?不同的目的有不同的度量 ? 最短編譯時(shí)間、目標(biāo)程序大小、運(yùn)行時(shí)間、能耗 ?不可判定一個(gè)目標(biāo)程序是否最優(yōu) ?指令代價(jià)＝指令固定代價(jià) (設(shè)為 1)＋運(yùn)算分量尋址模式代價(jià)，例： ? LD R0, R1；代價(jià)為 1 ? LD R0, M；代價(jià)是 2 ? LD R1, *100(R2)；代價(jià)為 2 常數(shù)和內(nèi)存地址增加代價(jià) 1， 寄存器增加代價(jià)為 0。 目標(biāo)代碼中的地址 ? Q:如何將 IR中的名字轉(zhuǎn)換成目標(biāo)代碼中的地址？ A：程序運(yùn)行時(shí)環(huán)境劃分為 4個(gè)區(qū)域：代碼區(qū) Code、靜態(tài)區(qū) Static、棧區(qū) Stack和堆區(qū) Heap。 不同區(qū)域中的名字采用不同尋址方式。 ?如何為過程調(diào)用和返回生成代碼 ? 靜態(tài)分配 ? 棧式分配 活動(dòng)記錄靜態(tài)分配 ?每個(gè)過程 靜態(tài) 地分配一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)域，開始位置用 staticAr
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