- •Глава 14 Генерация
- •1 Примером контекстной зависимости, часто встречающейся во многих языках программирования, может служить необходимость предварительно описать идентификатор до его первого использования.
- •Этапы семантического анализа
- •Идентификация лексических единиц языков программирования
- •Распределение памяти. Принципы распределения памяти
- •1 Некоторые вычислительные системы даже вообще не могут работать с адресами, не кратными определенному числу байт.
- •Глобальная и локальная память
- •Статическая и динамическая память
- •Дисплей памяти процедуры (функции). Стековая организация дисплея памяти
- •Стековая организация дисплея памяти процедуры (функции)
- •Память для типов данных (rtti-информация)
- •Способы внутреннего представления программ
- •Синтаксические деревья
- •Многоадресный код с явно именуемым результатом (тетрады)
- •Многоадресный код с неявно именуемым результатом (триады)
- •Обратная польская запись операций
- •Вычисление выражений с помощью обратной польской записи
- •Схемы су-перевода
- •Пример схемы су-перевода дерева операций на язык ассемблера
- •Пример схемы су-перевода дерева операций в последовательность триад
- •Оптимизация линейных участков программы Принципы оптимизации линейных участков
- •Свертка объектного кода
- •Исключение лишних операций
- •Другие методы оптимизации программ Оптимизация вычисления логических выражений
- •Оптимизация передачи параметров в процедуры и функции
- •Оптимизация циклов
- •1 Незначительный выигрыш в скорости достигается за счет исключения всех операций с индуктивной переменной, однако объем программы может существенно возрасти.
- •Машинно-зависимые методы оптимизации
- •Распределение регистров процессора
- •Оптимизация кода для процессоров, допускающих распараллеливание вычислений
Многоадресный код с неявно именуемым результатом (триады)
Триады представляют собой запись операций в форме из трех составляющих: операция и два операнда. Например, триады могут иметь вид: <операция>(<операнд1>, <операнд2>). Особенностью триад является то, что один или оба операнда могут быть ссылками на другую триаду в том случае, если в качестве операнда данной триады выступает результат выполнения другой триады. Поэтому триады при записи последовательно нумеруют для удобства указания ссылок одних триад на другие (в реализации компилятора в качестве ссылок можно использовать не номера триад, а непосредственно ссылки в виде указателей — тогда при изменении нумерации и порядка следования триад менять ссылки не требуется).
Триады представляют собой линейную последовательность команд. При вычислении выражения, записанного в форме триад, они вычисляются одна за другой последовательно. Каждая триада в последовательности вычисляется так: операция, заданная триадой, выполняется над операндами, а если в качестве одного из операндов (или обоих операндов) выступает ссылка на другую триаду, то берется результат вычисления той триады. Результат вычисления триады нужно сохранять во временной памяти, так как он может быть затребован последующими триадами. Если какой-то из операндов в триаде отсутствует (например, если триада представляет собой унарную операцию), то он может быть опущен или заменен пустым операндом (в зависимости от принятой формы записи и ее реализации). Порядок вычисления триад, как и для тетрад, может быть изменен, но только если допустить наличие триад, целенаправленно изменяющих этот порядок (например, триады, вызывающие переход на несколько шагов вперед или назад при каком-то условии).
Триады представляют собой линейную последовательность, а потому для них несложно написать тривиальный алгоритм, который будет преобразовывать последовательность триад в последовательность команд результирующей программы (либо последовательность команд ассемблера). B этом их преимущество перед синтаксическими деревьями. Однако здесь требуется также и алгоритм, отвечающий за распределение памяти, необходимой для хранения промежуточных результатов вычисления, так как временные переменные для этой цели не используются. B этом отличие триад от тетрад.
Так же как и тетрады, триады не зависят от архитектуры вычислительной системы, на которую ориентирована результирующая программа. Поэтому они представляют собой машинно-независимую форму внутреннего представления программы.
Триады требуют меньшепамяти для своего представления, чем тетрады, они также явно отражают взаимосвязь операций между собой, что делает их применение удобным. Необходимость иметь алгОритм, отвечающий за распределение памяти для хранения промежуточных результатов, неявляется недостатком, так как удобно распределять результаты не только по доступным ячейкам временной памяти, но и по имеющимся регистрам процессора. Это дает определенные преимущества. Триады ближе к двухадресным машинным командам, чем тетрады, а именно эти команды более всего распространены в наборах команд большинства современных компьютеров.
Например, выражение A:=B*C+D-B*10, записанное в виде триад, будет иметь вид:
Здесь операции обозначены соответствующим знаком (при этом присвоение также является операцией), а знак ^ означает ссылку операнда одной триады на результат другой.
Обратная польская запись операций
Обратная (постфиксная) польская запись — очень удобная для вычисления выражений форма записи операций и операндов. Эта форма предусматривает, что знаки операций записываются после операндов.
Более подробно обратная польская запись рассмотрена далее.
Ассемблерный код и машинные команды
Машинные команды удобны тем, что при их использовании внутреннее представление программы полностью соответствует объектному коду и сложные преобразования не требуются. Команды ассемблера представляют собой лишь форму записи машинных команд (см. раздел «Трансляторы, компиляторы и интерпретаторы — общая схема работы», глава 13), а потому в качестве формы внутреннего представления программы практически ничем не отличаются от них.
Однако использование команд ассемблера или машинных команд для внутреннего представления программы требует дополнительных структур для отображения взаимосвязи операций. Очевидно, что в этом случае внутреннее представление программы получается зависимым от архитектуры вычислительной системы, на которую ориентирован результирующий код. Значит, при ориентации компилятора на другой результирующий код потребуется перестраивать как само внутреннее представление программы, так и методы его обработки (при использовании триад или тетрад этого не требуется).
Тем не менее машинные команды — это язык, на котором должна быть записана результирующая программа. Поэтому компилятор так или иначе должен работать с ними. Кроме того, только обрабатывая машинные команды (или их представление в форме команд ассемблера), можно добиться наиболее эффективной результирующей программы (см. далее в разделе «Оптимизация кода. Основные методы оптимизации»). Отсюда следует, что любой компилятор работает с представлением результирующей программы в форме машинных команд, однако их обработка происходит, как правило, на завершающих этапах фазы генерации кода.
