编译实验(三)目标代码生成

通过词法分析，语法分析，语义分析，最后产生了四元式。而代码生成则是通过四元式来完成。我们先从简单开始做起。

编译实验项目下载链接：http://download.csdn.net/download/supersmart_dong/10224159

例如四元式(j,0,0,7)这样的，代码生成只需要一个goto语句；(j=,A,B,7)代码生成为:

CMP A,B

JE .....

目标代码如果是汇编语言的话，则代码生成对汇编要有一定了解。

指令码	意义	条件
JZ, JE	结果为0或相等则转	Z=1，(A) = (B)
JNZ, JNE	结果不为0或不相等则转	Z=0，(A)≠(B)
JNL, JGE	大于等于转	(S∨O)=0，(A)≥(B)
JL, JNGE	小于转	(S∨O)=1，(A)<(B)
JG, JNLE	大于转	(S∨O∨Z)=0，(A)>(B)
JMP	无条件转移

CMP 为比较，实际上是两个变量相减只影响标志位。

所以当(J<,A,B,7)这样的只需要一个比较语句和一个跳转语句就行。跳转到哪？当然是跳转到对应四元式所对应的代码了，我们需要引进基本块的概念，块也就是一堆顺序执行的语句序列。首先要就四元式进行划分基本块。

(1)程序第一个四元式为基本块入口

(2)跳转四元式的下一个四元式为基本块入口

(3)跳转语句要跳转到的四元式，该四元式为基本块入口

最后，相邻两个基本块入口之间的四元式构成一个基本块(其中包含前者入口，不包含后者入口)。跳转语句的跳转位置也就是基本块的名字。

首先第一步，设置基本块路口，我们四元式需要一个属性来标记是否为某基本块入口(0为否，1为是)，按照上面的三步骤，遍历四元式判断是不是第一个四元式，是不是跳转语句的四元式，是的话相应四元式属性置为1就可以。

第二步就是初始化基本块集合。遍历四元式将四元式加入基本块，直到下一个入口四元式为止，再把基本块加到集合中。

做完这些，所有跳转语句就可以完成了，跳转目的地也就是四元式对应的基本块名称。

接下来完成加减乘除的四元式代码生成。假如有ax，bx，dx寄存器可用

像(+,A,B,T1) (:=,T1,0,A)对应汇编代码应该是:

MOV AX，A

ADD AX,B

MOV C,AX

假如B的值存在了bx寄存器中：

MOV AX，A

ADD AX,BX

MOV C,AX

首先定义寄存器的数据结构，起码要有name(寄存器名称)，Rvalue(寄存器存放的值)，例如上面的代码，AX寄存器最后存放了T1和C的值。

struct registers
{string name;vector<string> Rvalue;registers(string n){ name = n; }registers(){};void clearPush(string n){Rvalue.clear();Rvalue.push_back(n);}bool isinReg(string n){bool flag = false;for (int i = 0; i < Rvalue.size(); i++){if (Rvalue[i] == n)flag = true;}return flag;}
};
vector<registers> regs = { registers("AX"), registers("BX"), registers("DX") };
registers M("M");
registers findreg(string arg,int &index)
{//如果找到原本有的for (int i = 0; i < regs.size(); i++){if (regs[i].isinReg(arg)){index = i;return regs[i];}}//没有则返回空寄存器for (int i = 0; i < regs.size(); i++){if (regs[i].Rvalue.size()==0){index = i;return regs[i];}}return NULL;
}
bool isExistRvalue(string arg)
{for (int i = 0; i < regs.size(); i++){       if (regs[i].isinReg(arg))return true;       }return false;
}

在进行加减乘除的代码生成的时候，首先遍历所有寄存器的Rvalue查询是否存在Rvalue中，是的话返回对应寄存器。

例如进行计算A+B时，对应四元式 (+,A,B,T)，如果A和B分别在ax，bx寄存器中，对应代码：

ADD ax，bx

如果A在寄存器ax中b不在寄存器，则：

ADD ax，B

如果A在不在寄存器b在寄存器bx，则：

ADD bx，A

A和B都不在寄存器中时，返回空寄存器(假如是AX)：

mov ax，A

add ax ,B

目标代码生成参考代码：

#include <string>
#include <vector>
#include "register.h"
//定义基本块的数据结构，定义代码表的基本结构，找到四元式的入口，划分基本块，遍历基本块进行代码生成（首先完成根据四元式地址找到基本块，完成操作符代码表），精化代码表用到寄存器分配
static int nameNum;
struct basicBlock
{string name;vector<GenStruct> gens;  vector <string> codes;basicBlock(){string str;int2str(nameNum,str);name = "L" + str;nameNum++;}void add(GenStruct g){gens.push_back(g);}
};
class codeTable
{
private:vector<basicBlock> block; //基本块void initblock();  //初始化基本块int findblocknameByGen(int index);  //根据四元式地址找到基本块string findblocknameByGen(string index){int i = stoi(index);i=findblocknameByGen(i);if (i >= block.size()) return "End";return block[i].name;     }vector<string> createcode(GenStruct);void initblockcodes();bool stringisinGen(string,int);  //判断string 是否在index后四元式中存在
public: vector<basicBlock> getBasicBlock(){ return block; }codeTable(){ initblock(); initblockcodes(); }void clearNotUse(GenStruct);void printcodes();
};
void codeTable::initblock()
{for (int i = 0; i < genStructs.size()-1; i++){if (i == 0) {   //程序第一条为入口changeOut_port(0); }if (genStructs[i].code <= 58 && genStructs[i].code >= 52) //跳转语句{changeOut_port(genStructs[i].result);//跳转到的语句为入口语句changeOut_port(i+1); //跳转语句的下一行,为入口语句}}for (int i = 0; i < genStructs.size() ; ) //把入口语句加入到基本块{basicBlock bl;bl.add(genStructs[i]);i++;for (; i < genStructs.size(); i++){if (genStructs[i].out_port == 1){block.push_back(bl);break;}else bl.add(genStructs[i]);}if (i==genStructs.size())block.push_back(bl);}
}
int codeTable::findblocknameByGen(int index)
{for (int i = 0; i < block.size(); i++) //i为block索引{for (int j = 0; j < block[i].gens.size(); j++){if (block[i].gens[j].label == index){return i;}}}return -1;
}
void codeTable::initblockcodes()
{for (int blockindex = 0; blockindex < block.size(); blockindex++){for (int i = 0; i < block[blockindex].gens.size(); i++){block[blockindex].codes = merge(block[blockindex].codes, createcode(block[blockindex].gens[i]));}}
}
void codeTable::printcodes()
{for (int blockindex = 0; blockindex < block.size(); blockindex++){cout << block[blockindex].name << ":\n";for (int i = 0; i < block[blockindex].codes.size(); i++){cout << "      "<<block[blockindex].codes[i] << endl;}}
}
vector<string> codeTable::createcode(GenStruct gen)
{vector<string> codes;int code = gen.code;clearNotUse(gen);registers reg; int regindex,temp;switch (code){case 41://op = "*";if (isExistRvalue(gen.addr1) && isExistRvalue(gen.addr2)){codes.push_back("MUL " + findreg(gen.addr1, regindex).name + "," + findreg(gen.addr2, temp).name);regs[regindex].clearPush(gen.result);}else if (isExistRvalue(gen.addr1) && !isExistRvalue(gen.addr2)){codes.push_back("MUL " + findreg(gen.addr1, regindex).name + "," + gen.addr2);regs[regindex].clearPush(gen.result);}else if (!isExistRvalue(gen.addr1) && isExistRvalue(gen.addr2)){codes.push_back("MUL " + findreg(gen.addr2, regindex).name + "," + gen.addr1);regs[regindex].clearPush(gen.result);}else{reg = findreg(gen.addr1, regindex);codes.push_back("MOV " + reg.name + "," + gen.addr1);codes.push_back("MUL " + reg.name + "," + gen.addr2);regs[regindex].clearPush(gen.result);}break;case 43://op = "+"; if (isExistRvalue(gen.addr1) && isExistRvalue(gen.addr2)){codes.push_back("ADD " + findreg(gen.addr1, regindex).name + "," + findreg(gen.addr2, temp).name);regs[regindex].clearPush(gen.result);}else if (isExistRvalue(gen.addr1) && !isExistRvalue(gen.addr2)){codes.push_back("ADD " + findreg(gen.addr1, regindex).name + "," + gen.addr2);regs[regindex].clearPush(gen.result);}else if (!isExistRvalue(gen.addr1) && isExistRvalue(gen.addr2)){codes.push_back("ADD " + findreg(gen.addr2, regindex).name + "," + gen.addr1);regs[regindex].clearPush(gen.result);}else{reg = findreg(gen.addr1, regindex);codes.push_back("MOV " + reg.name + "," + gen.addr1);codes.push_back("Add " + reg.name + "," + gen.addr2);regs[regindex].clearPush(gen.result);}break;case 45://op = "-";codes.push_back("MOV " + findreg(gen.addr1, regindex).name + ",-" + gen.addr2);regs[regindex].clearPush(gen.result);break;case 48://op = "/"; 没有这个文法codes.push_back("DIV " + gen.addr1 + "," + gen.addr2);break;case 51://op = ":="; reg = findreg(gen.addr1, regindex);codes.push_back("MOV " + gen.result + "," + reg.name);regs[regindex].Rvalue.push_back(gen.result);break;case 52://op = "j";codes.push_back("GOTO " + findblocknameByGen(gen.result));break;case 53://op = "j<"; codes.push_back("CMP " + gen.addr1 + "," + gen.addr2);codes.push_back("JL " + findblocknameByGen(gen.result));break;case 54://op = "j<=";codes.push_back("CMP " + gen.addr1 + "," + gen.addr2);codes.push_back("JLE " + findblocknameByGen(gen.result));break;case 55://op = "j<>";codes.push_back("CMP " + gen.addr1 + "," + gen.addr2);codes.push_back("JNE " + findblocknameByGen(gen.result));break;case 56://op = "j="; codes.push_back("CMP " + gen.addr1 + "," + gen.addr2);codes.push_back("JE " + findblocknameByGen(gen.result));break;case 57://op = "j>";codes.push_back("CMP " + gen.addr1 + "," + gen.addr2);codes.push_back("JG " + findblocknameByGen(gen.result));break;case 58://op = "j>=";codes.push_back("CMP " + gen.addr1 + "," + gen.addr2);codes.push_back("JGE " + findblocknameByGen(gen.result));break;default:break;}return codes;
}
bool codeTable::stringisinGen(string str,int index)
{for (int i = genStructs.size() - 1; i >= index; i--)   //因为先删除后操作，所以要把iindex是加进去{if (genStructs[i].addr1 == str || genStructs[i].addr2 == str)return true;}return false;
}
//遍历所有基本块，把非待用的寄存器里值给删了,把基本块里的Rvalue
void codeTable::clearNotUse(GenStruct gen)//运行到四元式的值
{int index = gen.label;//遍历所有寄存器的Rvalue 看看后没有在index之后的四元式出现for (int i = 0; i < regs.size(); i++){for (int j = 0; j < regs[i].Rvalue.size(); j++){if (!stringisinGen(regs[i].Rvalue[j], index)){//删除regs[i].Rvalue.erase(regs[i].Rvalue.begin() + j);}}}
}

到此为止，差不多就结束了。不过有个缺陷，就是计算一旦多起来寄存器可能就不够用了，所以在每次生成代码前还要把寄存器里非待用的给删了。何为非待用？例如：

1： T1 ：=A+B

2： C :=T1+A

当执行完第一句时此时T1 和A是待用的因为之后的运算用到了他们，B是非待用的因为之后的运算没用到B。

实现非待用判断不难，首先从尾至当前，遍历四元式看看第二元素，第三元素是否与之相等。

实现非待用的删除，遍历每个寄存的RValue中的值，判断该值是否非待用，是则删除。

编译实验(三)目标代码生成相关推荐

编译实验三--生成中间代码
一．实验目的通过语法制导或翻译模式生成中间代码. 二．实验环境 ①开发语言:java ②开发环境:jdk1.8 三．功能描述理解并应用课本的语法制导定义. 在自底向上语法分析基础上设计语义规则(语 ...
linux运行c语言实验总结,实验三：LINUX 下C语言使用、编译与调试实验
一.目的: 1. 练习并掌握Linux提供的vi编辑器来编译C程序 2. 学会利用gcc.gdb编译.调试C程序 3. 学会使用make工具二.内容 1. 编写C语言程序,用gcc编译并观察编译后的 ...
编译原理（二十）——目标代码生成
一.目标代码实际目标代码:实际机器上的指令序列绝对地址机器代码:可重定位的机器代码: 汇编代码: 虚拟目标代码:虚拟机上的目标程序. 在本地机器上具备虚拟机的解释器. 目标程序的生成和目标机是密切 ...
编译原理逆波兰式实验java_【实验三】—— 逆波兰式生成实验报告
实验三逆波兰式生成实验报告一.实验名称:逆波兰式生成二.仪器.设备:计算机三.参考资料:<编译原理教程>习题解析与上机指导(西安电子科技大胡元义等) 四.实验目的:将非后缀式用来 ...
合工大编译原理实验三
合工大编译原理实验三 LR(1) 分析法本项目使用c++实现,利用Windows API制作了简易的UI界面. 具体功能如下: 支持查看文法,项目族,LR(1) 分析表,句子归约过程. 可使用包 ...
编译原理实验三 LR(1)分析法
实验三 LR(1)分析法构造 LR(1)分析程序,利用它进行语法分析,判断给出的符号串是否为该文法识别的句子,了解 LR(K)分析方法是严格的从左向右扫描,和自底向上的语法分析方法. 二.实验内 ...
编译原理中中间代码生成---C语言实现
一.前言今天有点累,就不想废话了.直接进入正题吧.(新增)第二次实验课还是这个内容,不过新增了一个功能和再处理了一下其他bug. 二.内容一.授课内容: (一) 授课科目:编译原理 (二) 授课内 ...
数据结构java 图实验代码_20172329 2018-2019 《Java软件结构与数据结构》实验三报告...
20172329 2018-2019-2 <Java软件结构与数据结构>实验三报告课程:<Java软件结构与数据结构>html 班级: 1723java 姓名: 王文彬lin ...
arm汇编和c语言混合编程实验报告,实验三C语言和ARM汇编混合编程指导书.doc
实验三C语言和ARM汇编混合编程指导书实验三 1．实验目的掌握C语言和ARM汇编混合编程方法. 2．实验设备硬件:PC 机一台软件:Windows98/XP/2000 系统,ADS 1. ...

编译实验(三)目标代码生成

编译实验(三)目标代码生成相关推荐

最新文章

热门文章