第九章 代码生成与优化

9.1 中间语言
三地址码
– 三地址码是以下一般形式的语句序列：
• x := y op z
– x, y, z可以是标识符、常量或编译器生成的临时变 量； – op表示运算符，如算数运算、比较运算、跳转等； – 三地址码与汇编类似，容易翻译为目标代码。
9.1 中间语言
三地址码
– 三地址码是以下一般形式的语句序列：
9.2 声明语句的翻译
例：循环语句
S → while M E do M’ S’ { backpatch(S’.next, M.q); backpatch(E.true, M’.q); S.next := E.false; emit( ‘goto’, _, _, M.q ); } S → begin L end S→A L → L’; M S L→S { S.next := L.next; } { S.next := nil; } { backpatch( L’.next, M.q ); L.next := S.next; } { L.next := S.next; }
临时变量的使用
– 复杂表达式的翻译需要引入临时变量； – 每个临时变量恰好被赋值与使用一次； – 可以考虑临时变量的重用。
9.3 赋值语句的翻译
表达式的属性
– – – – 左值（Left Value） 右值（Right Value） 类型（Type） 副作用（Side Effect）
例：
– int *p; 则表达式*p的左值为p指向的地址；右值为p 指向单元的内容；类型为integer；无副作用。
9.2 声明语句的翻译
声明语句的翻译
– 声明语句包括类型声明、变量声明、过程声明等； – 对声明语句的翻译就是搜集声明的信息，并将之登 记到符号表中，以便需要的时候查询。
过程中的声明语句
– 将说明项登记到与过程相关的符号表中； – 为变量分配空间。
9.2 声明语句的翻译
过程中的声明语句
P→D D → D; D D → id: T T → integer T → real T → array[num] of T T → ^T { enter( $, $3.type, offset ); offset := offset + $3.width; } {$$.type := integer; $$.width := 4;} {$$.type := real; $$.width := 8;} { $$.type := array( $3.val, $6.type ); $$.width := $3.val * $6.width; } { $$.type := pointer( $2.type ); $$.width := 4; } { offset := 0 }
两种翻译方法
– 将and, or, not作为普通运算符翻译，运算结果为布 尔值； – 短路的翻译方法，利用回填的技术。
9.4 控制语句的翻译
回填技术
– 对于布尔表达式与控制语句的翻译，需要使用两遍 扫描的技术确定跳转的目的地址； – 为了提高效率，使用一遍扫描，在一条语句的标号 确定以后，用标号回填到跳转到此处的所有语句； – 在翻译的过程中，需要使用回填链，记录需要回填 的语句列表。
9.3 赋值语句的翻译
类型转换
– 变量与常量具有不同的类型，为了适应不同类型的 运算，编译器必须加入隐式（implicit）类型转换； – 类型转换被翻译为一种运算； – 例：
• • • • • x := i + 1.6被翻译为： t0 := cast( real, I ) t1 := t0 + 1.6 t2 := cast( integer, t1 ) x := t2
• x := y op z
– x, y, z可以是标识符、常量或编译器生成的临时变 量； – op表示运算符，如算数运算、比较运算、跳转等； – 三地址码与汇编类似，容易翻译为目标代码。
9.1 中间语言
生成AST的翻译规程
S → id := E E→E+T E→T T→T*F T→F F→(E) F → id { $$.t := mknode( := ); $$.t->left := $1.t; $$.t->right := $2.t; } { $$.t := mknode( + ); $$.t->left := $1.t; $$.t->right := $2.t; } { $$.t := $1.t; } { $$.t := mknode( * ); $$.t->left := $1.t; $$.t->right := $2.t; } { $$.t := $1.t; } { $$.t := $2.t; } { $$ := mknode( $ ); }
9.2 声明语句的翻译
作用域的实现
– 在允许嵌套过程的语言中，需要树状的符号表，实 现作用域的嵌套； – 每当遇到一个过程声明，就为该过程创建一张子表， 该过程的所用声明都登记到这张子表中； – 每当过程声明结束，退回到上一级符号表； – 搜索声明的时候，从本符号表中开始，如果未找到， 则到上一级符号表中查找，直到根表。
9.1 中间语言
生成三地址码的翻译规程
S → id := E E→E+T E→T T→T*F T→F F→(E) F → id { emit( ‘:=‘, E.r, _, ); } { $$.r := NewTemp; emit( ‘+’, $1.r, $3.r, $$.r ); } { $$.r := $1.r; } {$$.r := NewTemp; emit( ‘*’, $1.r, $3.r, $$.r ); } {$$.r := $1.r; } {$$.r := $2.r; } { $$.r := $ ); }
编译原理
Principles of Compiler 第九章 中间代码生成
9.1 中间语言
常用的中间语言
– 抽象语法树（AST） – 三地址码 – 底层中间语言
9.1 中间语言
抽象语法树
– – – – 结点为运算符或运算对象； 叶子结点必须为运算对象； 声明、赋值、循环等也用运算的形式表示； AST描述了源程序的自然层次结构。
9.3 赋值语句的翻译
记录域的访问
– 每个记录变量具有记录的类型，通过访问该记录对 应的子符号表，可以查找对应域的偏移量，从而算 出正确的左值。
例：
– 表达式r.x的左值为r的地址+x的偏移量；右值为r.x 的内容；类型为x的类型。
9.4 布尔表达式的翻译
布尔表达式的作用
– 计算逻辑运算值； – 作为控制语句的条件表达式。
9.2 声明语句的翻译
记录中的域名
– 每当遇到一个记录声明，就为该过程创建一张子表， 该记录的所用域都登记到这张子表中； – 为每个域变量分配空间； – 每当记录声明结束，退回到上一级符号表。每当归约一个标识符，则到符号表中查找，如果未 查找到则报错； – 将赋值语句翻译得到的三地址码与过程相关联。