编译程序原理与实现：第10章 目标代码生成.ppt

《编译程序原理与实现：第10章 目标代码生成》 编译程序是计算机科学中的一个重要领域，它涉及将高级编程语言转化为机器可理解的指令集，这一过程通常分为多个阶段，包括词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、优化以及目标代码生成。本章主要探讨的是目标代码生成这一环节。 目标代码生成概述： 在编译过程中，目标代码生成器的主要任务是将中间代码转换为特定机器架构的目标指令，同时处理变量的地址分配和寄存器分配。输入是中间代码、TokenList、抽象语法树（AST）以及符号表，而输出则可以是绝对机器代码、可重定位机器代码、汇编代码或虚拟机代码。衡量目标代码质量的标准是在保持语义等价的前提下，生成的指令数量尽可能少，执行效率尽可能高。 目标语言： 目标语言是特定于机器的，其表达方式包括立即式、寄存器式、变址式、绝对式、间接寄存器式和间接变址式。例如，(R)表示寄存器R的内容，#C表示常量C，d[R]表示R的内容加上偏移量d的地址。 从抽象地址到目标地址的转换： 抽象地址通常表示为(C, off, dir/indir)，而目标地址则是根据机器的具体架构进行计算。例如，对于C语言，(0, off, dir)可能对应于(R1+off)的地址，(1, off, dir)可能表示为(R2+off)的地址，等等。 指令格式： 不同的目标机器有不同的指令格式，但通常包括操作码（Op）、源操作数和目的操作数。例如，"Op #C, R"表示将立即数C与寄存器R中的值进行操作，结果存回R；"Op d[R1], R2"表示将(R1)+d的内存内容与R2中的值进行操作，结果存入R2。 四元式到目标代码的转化： 编译器通过四元式来表示源代码的语句，如运算型四元式用于表达运算，赋值型四元式用于赋值操作，跳转和标号四元式用于控制流程，函数相关四元式用于处理函数调用和返回。例如，(OP, A, B, T)表示运算型四元式，(ASSIG, A, size, B)表示将B的值赋给A。 目标代码生成算法： 对于每种类型的四元式，编译器都会生成相应的目标代码。运算型四元式会生成对应的操作指令，赋值型四元式会生成存储指令，跳转和标号四元式则涉及条件跳转或无条件跳转，而函数相关的四元式处理函数调用和返回，以及参数传递。 寄存器分配： 寄存器分配是目标代码生成中的关键步骤，目的是减少内存访问，提高程序执行速度。它涉及到确定哪些变量应该存储在寄存器中，哪些存储在内存中，以及如何在有限的寄存器资源下最大化性能。 临时变量地址分配： 临时变量通常用于保存中间计算结果，它们的地址分配可能涉及到栈上的空间分配，以便在运算完成后释放资源。 目标代码生成是编译过程中的重要一环，它不仅要生成能正确执行的指令序列，还需要考虑代码的效率和可移植性。通过对中间代码的优化和寄存器分配策略的优化，可以显著提升编译后程序的性能。