8編譯原理之代碼生成

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1、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8.1代碼生成器設(shè)計(jì)中的問題設(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）

2、及符號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)

3、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INCaLDR0,aADDR0,R0,#1STa，R08.2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LDdst,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STx,r；把寄存器r中的內(nèi)容保存到x中。計(jì)算OPdst,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)B

4、RL；控制流轉(zhuǎn)向標(biāo)號L的指令條件跳轉(zhuǎn)Bcondr,L；對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=y-zLDR1,y//R1=yLDR2,z//R2=xSUBR1,R1,R2//R1=R1-R2STx

5、,R1//x=R1b=a[i]LRR1,i//R1=iMULR1,R1,8//R1=R1*8LDR2,a(R1)//R2=contents(a+contents(R1))STb,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：LDR0,R1；代價(jià)為1LDR0,M；代價(jià)是2LDR1,*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。8.3目標(biāo)代碼中的地址Q:如何將IR中的名字轉(zhuǎn)換成

6、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staticArea表示callcallee的實(shí)現(xiàn)STcallee.staticArea,#here+20//保存返回地址BRcallee.codeArea...callee中的語句returnBR*callee.staticArea*為突出重點(diǎn)，經(jīng)常將活動(dòng)記錄中其它的部分忽略。常量

7、1字長實(shí)際為一個(gè)常量1字長常量1字長一個(gè)指令1字長一個(gè)指令1字長返回地址例子三地址代碼action1callpaction2halt//p的代碼action3return活動(dòng)記錄棧式分配寄存器SP指向棧頂?shù)谝粋€(gè)過程（main）初始化棧區(qū)過程調(diào)用指令序列ADDSP,SP,#caller.recordSize//增加棧指針,越過調(diào)用者自身的活動(dòng)記錄ST0(SP),#here+16//保存返回地址BRcallee.codeArea//轉(zhuǎn)移到被調(diào)用者返回指令序列BR*0(SP)//被調(diào)用者最后執(zhí)行，返回調(diào)用者SUPSP,SP,#caller

8、.recordSize//調(diào)用者中減低棧指針34例：快速排序未完，轉(zhuǎn)下頁例:快速排序接上頁名字的運(yùn)行時(shí)刻地址在三地址語句中使用名字（實(shí)際上是按符號表?xiàng)l目提供的信息）來引用變量三地址語句x=0如果x分配在開始位置為static靜態(tài)區(qū)域，