编译原理第十一章
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2020年8月13日8时12分
11.3 一个简单的代码生成器 假设高级语言的语句为
A:=(B+C)*D+E 把它翻译为中间代码为
T1:=B+C T2:=T1*D A:=T2+E
2020年8月13日8时12分
假设临时变量T1 和 T2出了基本块将不会被引用，目标代 码翻译为:
LD R, B
ADD R, C
(1)代码生成器的输入 代码生成器的输入包括源程序的中间表示以及符号表中的 信息。 (2)目标程序目标程序形式：绝对机器代码、可重定位的机 器语言、汇编语言。本章采用汇编代码作为目标语言。
2020年8月13日8时12分
(3)指令选择
指令集的一致性和完全性是重要因素，生成的代码的质量 取决于它的速度和大小。
ADD R1,R0
RVALUE R0包含T
R0包含T R0包含U R0包含V R1包含U R0包含W
AVALUE T在R0中
T在R0中 U在R1中 U在R1中 V在R0中 W在R0中
2020年8月13日8时12分
11.4 寄存器分配
由于寄存器速度快，在生成目标代码时，尽可能把各变量 的现行值保存在寄存器中，把基本块不再引用的变量所占 用的寄存器及早释放出来。为此，引用指令执行代价概念： 每条指令的执行代价=每条指令访问主存单元次数+1。
编译原理
主讲教师:雷向东
2020年8月13日8时12分
第十一章 目标代码生成 代码生成是把语义分析后或优化后的中间代码变换成目标 代码。目标代码一般有以下三种形式。 (1)能够立即执行的机器语言代码。 (2)待装配的机器语言模块。当需要执行时，由连接装入程 序把它们和某些运行程序连接起来，转换成能执行的机器 语言代码。 (3)汇编语言代码，需经过汇编程序汇编，转换成可执行的 机器语言代码。
T1:=A+B
T2:=C+D
T3:=E-T2
T4:=T1-T3 假设R0和R1是两个可使用的寄存器。T4是基本块出口之 后的活跃变量。
2020年8月13日8时12分
G的 目标代码：
LD ADD LD ADD ST LD SUB LD SUB ST
R0, A R0, B R1, C R1, D R0, T1 R0, E R0, R1 R1, T1 R1, R0 R1, T4
寄存器型
op Ri, Rj
(Ri) op (Rj)→Ri
变址型
op Ri, c(Rj)
间接型
2020年8月13日8时12分
op Ri, *M op Ri, *Rj op Ri, *c(Rj)
(Ri) op ((Rj)+c)→Ri
(Ri) op ((M))→Ri (Ri) op ((Rj))→Ri (Ri) op (((Rj)+c))→Ri
(4)寄存器分配 由于指令对寄存器的操作常常要比对存储 单元的操作块且指令短，因此，如何充分利用计算机的寄 存器，对于生成好的代码是非常重要的。寄存器的使用可 以分成两个子问题：
(a) 在寄存器分配期间，为程序的某一点选择驻留在寄 存器中的一组变量；
(b) 在随后的寄存器指派阶段,挑出变量将要驻留的具体 寄存器。 2020年8月13日8时12分
例如： op Ri, Rj
执行代价为 1
op Ri, M
执行代价为 2
op Ri, *Rj
执行代价为 2
op Ri, *M
执行代价为 3
2020年8月13日8时12分
11.5 DAG的目标代码 为了生成更有效的目标代码， 要考虑的另一个问题是， 对基本块中中间代码序列。 例11.4 考察下面基本块的中间代码序列G
MUL R, D
ADD R, E
ST
R, A
2020年8月13日8时12分
ห้องสมุดไป่ตู้
待用信息 如果在一个基本块中，中间代码 i 对A定值，中间代码 j要 引用A值，而从 i 到 j 之间没有A的其它定值，称 j 引用了 中间代码 i 中所计算的A的值。
寄存器描述和地址描述 使用寄存器描述数组RVALUE：描述每个寄存器当前的状 况。建立变量地址描述数组AVALUE记录变量的存放情况。
2020年8月13日8时12分
代码生成要考虑的主要问题： (1)如何使生成的目标代码较短 (2)如何充分利用计算机的寄存器,减少目标中代码访问访 问主存单元的次数。
2020年8月13日8时12分
11.1 基本问题 代码生成器的设计细节要依赖于目标语言和操作系统，诸 如内存管理、寄存器分配等方面是所有代码生成器要考虑 的问题。现讨论设计代码生成器时一般问题。
2020年8月13日8时12分
例11.1 考察基本块 T:=A-B U:=A-C V:=T+U W:=V+U
假设W 是基本块出口的活跃变量，只有R0和 R1是可用的 寄存器。
2020年8月13日8时12分
中间代码 T: =A-B U: =A－C V: = T＋U W: =V＋U
目标代码 LD R0, A SUB R0, B LD R1, A SUB R1, C ADD R1, R0
主要的指令
指令
意义
LD Ri, B ST Ri, B ADD A, B SUB A, B MUL A, B
把B单元的内容取到寄存器Ri 把寄存器Ri的内容存到B单元 A单元和B单元相加，并把结果存到A 单元 A单元和B单元相减，并把结果存到A 单元 A单元和把B单元相乘，并把结果存到A 单 元
DIV A, B
A单元和把B单元相除，并把结果存到A 单 元
JX
无条件转向X单元
CMP A, B 把A单元和把B单元比较 2020年8月13日8时12分
11.3 一个简单的代码生成器 在一个基本块范围实现代码生成器，它依次把每条中间代 码变换成目标代码，并且在一个基本块范围内考虑如何充 分利用寄存器的问题。即，一方面在基本块中，当生成计 算某变量值的目标代码时，尽可能地让该变量的值保留在 寄存器中，直到该寄存器必须用来存放别的变量或者已到 达基本块的出口为止；另一方面，后续的目标代码尽可能 地引用变量在寄存器中的值，而不访问主存。
(5)计算顺序选择 计算完成的顺序会影响目标代码的有效性。我们会看到， 有些计算顺序要求存放中的中间结果的寄存器数量少，从 而提高目标代码的效率。
2020年8月13日8时12分
11.2目标机器模型 假设目标计算机具有多个通用寄存器，这台机指令形式：
类型
指令形式
意义
直接地址型
op Ri, M
(Ri) op (M)→Ri
11.3 一个简单的代码生成器 假设高级语言的语句为
A:=(B+C)*D+E 把它翻译为中间代码为
T1:=B+C T2:=T1*D A:=T2+E
2020年8月13日8时12分
假设临时变量T1 和 T2出了基本块将不会被引用，目标代 码翻译为:
LD R, B
ADD R, C
(1)代码生成器的输入 代码生成器的输入包括源程序的中间表示以及符号表中的 信息。 (2)目标程序目标程序形式：绝对机器代码、可重定位的机 器语言、汇编语言。本章采用汇编代码作为目标语言。
2020年8月13日8时12分
(3)指令选择
指令集的一致性和完全性是重要因素，生成的代码的质量 取决于它的速度和大小。
ADD R1,R0
RVALUE R0包含T
R0包含T R0包含U R0包含V R1包含U R0包含W
AVALUE T在R0中
T在R0中 U在R1中 U在R1中 V在R0中 W在R0中
2020年8月13日8时12分
11.4 寄存器分配
由于寄存器速度快，在生成目标代码时，尽可能把各变量 的现行值保存在寄存器中，把基本块不再引用的变量所占 用的寄存器及早释放出来。为此，引用指令执行代价概念： 每条指令的执行代价=每条指令访问主存单元次数+1。
编译原理
主讲教师:雷向东
2020年8月13日8时12分
第十一章 目标代码生成 代码生成是把语义分析后或优化后的中间代码变换成目标 代码。目标代码一般有以下三种形式。 (1)能够立即执行的机器语言代码。 (2)待装配的机器语言模块。当需要执行时，由连接装入程 序把它们和某些运行程序连接起来，转换成能执行的机器 语言代码。 (3)汇编语言代码，需经过汇编程序汇编，转换成可执行的 机器语言代码。
T1:=A+B
T2:=C+D
T3:=E-T2
T4:=T1-T3 假设R0和R1是两个可使用的寄存器。T4是基本块出口之 后的活跃变量。
2020年8月13日8时12分
G的 目标代码：
LD ADD LD ADD ST LD SUB LD SUB ST
R0, A R0, B R1, C R1, D R0, T1 R0, E R0, R1 R1, T1 R1, R0 R1, T4
寄存器型
op Ri, Rj
(Ri) op (Rj)→Ri
变址型
op Ri, c(Rj)
间接型
2020年8月13日8时12分
op Ri, *M op Ri, *Rj op Ri, *c(Rj)
(Ri) op ((Rj)+c)→Ri
(Ri) op ((M))→Ri (Ri) op ((Rj))→Ri (Ri) op (((Rj)+c))→Ri
(4)寄存器分配 由于指令对寄存器的操作常常要比对存储 单元的操作块且指令短，因此，如何充分利用计算机的寄 存器，对于生成好的代码是非常重要的。寄存器的使用可 以分成两个子问题：
(a) 在寄存器分配期间，为程序的某一点选择驻留在寄 存器中的一组变量；
(b) 在随后的寄存器指派阶段,挑出变量将要驻留的具体 寄存器。 2020年8月13日8时12分
例如： op Ri, Rj
执行代价为 1
op Ri, M
执行代价为 2
op Ri, *Rj
执行代价为 2
op Ri, *M
执行代价为 3
2020年8月13日8时12分
11.5 DAG的目标代码 为了生成更有效的目标代码， 要考虑的另一个问题是， 对基本块中中间代码序列。 例11.4 考察下面基本块的中间代码序列G
MUL R, D
ADD R, E
ST
R, A
2020年8月13日8时12分
ห้องสมุดไป่ตู้
待用信息 如果在一个基本块中，中间代码 i 对A定值，中间代码 j要 引用A值，而从 i 到 j 之间没有A的其它定值，称 j 引用了 中间代码 i 中所计算的A的值。
寄存器描述和地址描述 使用寄存器描述数组RVALUE：描述每个寄存器当前的状 况。建立变量地址描述数组AVALUE记录变量的存放情况。
2020年8月13日8时12分
代码生成要考虑的主要问题： (1)如何使生成的目标代码较短 (2)如何充分利用计算机的寄存器,减少目标中代码访问访 问主存单元的次数。
2020年8月13日8时12分
11.1 基本问题 代码生成器的设计细节要依赖于目标语言和操作系统，诸 如内存管理、寄存器分配等方面是所有代码生成器要考虑 的问题。现讨论设计代码生成器时一般问题。
2020年8月13日8时12分
例11.1 考察基本块 T:=A-B U:=A-C V:=T+U W:=V+U
假设W 是基本块出口的活跃变量，只有R0和 R1是可用的 寄存器。
2020年8月13日8时12分
中间代码 T: =A-B U: =A－C V: = T＋U W: =V＋U
目标代码 LD R0, A SUB R0, B LD R1, A SUB R1, C ADD R1, R0
主要的指令
指令
意义
LD Ri, B ST Ri, B ADD A, B SUB A, B MUL A, B
把B单元的内容取到寄存器Ri 把寄存器Ri的内容存到B单元 A单元和B单元相加，并把结果存到A 单元 A单元和B单元相减，并把结果存到A 单元 A单元和把B单元相乘，并把结果存到A 单 元
DIV A, B
A单元和把B单元相除，并把结果存到A 单 元
JX
无条件转向X单元
CMP A, B 把A单元和把B单元比较 2020年8月13日8时12分
11.3 一个简单的代码生成器 在一个基本块范围实现代码生成器，它依次把每条中间代 码变换成目标代码，并且在一个基本块范围内考虑如何充 分利用寄存器的问题。即，一方面在基本块中，当生成计 算某变量值的目标代码时，尽可能地让该变量的值保留在 寄存器中，直到该寄存器必须用来存放别的变量或者已到 达基本块的出口为止；另一方面，后续的目标代码尽可能 地引用变量在寄存器中的值，而不访问主存。
(5)计算顺序选择 计算完成的顺序会影响目标代码的有效性。我们会看到， 有些计算顺序要求存放中的中间结果的寄存器数量少，从 而提高目标代码的效率。
2020年8月13日8时12分
11.2目标机器模型 假设目标计算机具有多个通用寄存器，这台机指令形式：
类型
指令形式
意义
直接地址型
op Ri, M
(Ri) op (M)→Ri