目标代码生成器参照.pdf

【编译原理】\n\n编译器是一个将高级编程语言转换为机器可理解的目标代码的工具，其中目标代码生成器是编译器的关键组成部分。它主要负责将优化后的中间代码转化为特定计算机架构下的机器码。这个过程涉及到多个重要概念和技术。\n\n一、中间代码与目标代码\n\n中间代码是编译器生成的一种抽象表示，它独立于具体的机器架构，常见的形式有逆波兰式、三元式和四元式。在这个实验中，逆波兰式被用作中间代码，它利用堆栈进行计算，简化了运算符优先级的处理。目标代码则是可以直接由计算机硬件执行的指令序列，通常由一系列机器指令组成。\n\n二、代码生成算法\n\n代码生成器的算法通常按照以下步骤进行：\n\n1. 针对每一个四元式，例如 `A:=B op C`，调用`GETREG`函数获取一个寄存器 `R` 用于存储结果 `A`。\n\n2. 确定操作数 `B` 和 `C` 的当前值所在位置 `B'` 和 `C'`。如果它们已经在寄存器中，就直接使用这些寄存器。\n\n3. 根据 `B'` 是否等于 `R`，生成相应的加载(`LD`)和运算(`op`)目标代码。\n\n4. 更新寄存器分配和变量值的映射。\n\n5. 如果某些变量在后续计算中不再使用，释放占用的寄存器资源。\n\n三、寄存器分配策略\n\n寄存器分配是优化目标代码的关键步骤，目标是减少内存访问，提高执行效率。在`GETREG`函数中，优先考虑以下情况分配寄存器：\n\n- 如果 `B` 的值已经在某个寄存器 `Ri` 中，并且 `Ri` 没有被其他变量占用，或者 `B` 与 `A` 是同一个标识符，或者 `B` 的值在当前四元式后不再被引用，就使用 `Ri`。\n- 若有未分配的寄存器，直接选择其中一个。\n- 否则，从已分配的寄存器中选择一个，使得该寄存器中的变量在未来引用最晚或不被引用。\n\n四、数据结构设计\n\n实验中使用了堆栈（`SEM`）来模拟逆波兰式的计算。此外，`RVALUE` 和 `AVALUE` 数据结构分别记录了寄存器和变量之间的关系，帮助优化寄存器分配和代码生成。\n\n五、代码实现\n\n实验使用C++编写，引入了`iostream`、`stack`库来实现基本输入输出和栈操作。目标代码指令如`LD`、`ST`、`ADD`、`SUB`、`MUL`、`DIV`等，分别对应于加载、存储和各种算术运算。\n\n总结来说，编译原理实验中的目标代码生成器设计与实现涵盖了编译器的代码生成阶段，包括中间代码的处理、寄存器分配策略和目标代码的生成。通过优化这些步骤，可以生成更高效、执行速度更快的目标代码。