第7章 目标代码生成

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第,7,章 目标代码生成,7.1,汇编语言虚拟计算机模型,7.2,从四元式到汇编语言的翻译,7.3,一个简单目标代码生成器,7.4,静态地址分配,1,任务,将中间代码变换成目标代码，实现源程序的最后翻译。由于涉及到目标机器的系统结构，此阶段的工作最复杂。,目标代码的形式,已定位的机器语言代码,编译后可立即执行。,待装配的机器语言代码模块,目前大多数编译系统所产生的目标代码均为可重定位的机器指令。在执行前，将它和系统函数（源程序中使用）的机器指令连接成一个程序，对未确定的地址进行定位（假设起始地址为,0,），形成可执行的机器语言代码程序。,在执行时，操作系统可将目标代码装入内存的任意位置。,汇编语言代码,需经汇编程序翻译，将其转换成可执行的机器语言代码。,由于硬件厂商提供机器的汇编程序，所以编译程序的目标代码通常为汇编语言。,目标代码生成要求,目标代码数与中间代码数的比值尽可能小（即目标代码尽可能少）。,充分利用寄存器，减少访问内存的次数。,删除不必要的临时变量。,2,7.1,汇编语言虚拟计算机模型,内存,共有,64k,个字，,1,个字有,16,个二进制位（,2Byte,），内存地址标识为,0-65535,。,划分为,256,页，页号,0-255,，每页的长度为,256,个字，页内位移为,0-255,。,地址计算：页号*,256+,页内位移。,255,页用作系统堆栈区。,寄存器,通用寄存器（,2,字节）,共有,4,个，分别标记为,R0,、,R1,、,R2,、,R3,，用于存放操作数和计算结果，,R3,还可用于变址寻址。,标志寄存器,FlagReg,保存,CMP,指令比较结果。,堆栈寄存器,TopReg,（,2,字节）,TopReg,用作系统栈顶指针。,3,指令系统,指令格式：,操作码,Read,从键盘读一个字到第一地址。,Write,从第一地址写一个字到屏幕。,Load,从第二地址将字装入第一地址。,Store,将第一地址中的字存放到第二地址。,Call,控制转移到第二地址指定的内存单元，断点保留在系统堆栈中。,Ret,由系统堆栈获得断点，返回。,Add,将第一地址中的字加上第二地址中的字，结果保留第一地址中。,Sub,Mul,Div,Cmp,将第一地址中的字和第二地址中的字比较，由系统置位,FlagReg,。,FlagReg,=-1,，表示第一地址中的字小于第二地址中的字。,FlagReg,=1,，表示第一地址中的字大于第二地址中的字。,FlagReg,=0,，表示第一地址中的字等于第二地址中的字。,4,JMP,无条件转移到第二地址指定的内存单元。,JMPNEG,若,FlagReg,中的值,0,，转移到第二地址指定的内存单元。,JMPPOS,若,FlagReg,中的值,0,，转移到第二地址指定的内存单元。,JMPZERO,若,FlagReg,中的值,0,，转移到第二地址指定的内存单元。,HALT,终止程序执行。,第一地址为寄存器（,R0-R3,）,寻址方式和第二地址,直接地址寻址（,M,）,Load,Ri,MXX(,XX)Ri,XX,范围,0-255,（第,0,页），用,16,进制表示。,寄存器寻址（,R,）,Load,Ri,Rj,(,Rj)Ri,间址寄存器寻址（,R,）,Load,Ri,Rj,(,Rj)Ri,直接数访问（,D,）,Load,Ri,XX,XXRi,XX,范围,0-255,，用,16,进制表示。,变址寻址（,C R3,）,Load,Ri,CR3(C*256+(R3)Ri,C,为常数（范围,0-255,），用,16,进制表示。,5,指令分类,零地址指令,Ret,、,Halt,A,型一地址指令（无第二地址）,Write,、,Read,B,型一地址指令（无第一地址）,Call,、,Jmp,、,JmpNeg,、,JmpZero,、,JmpPos,二地址指令,Load,、,Store,、,Add,、,Sub,、,Mul,、,Div,、,Cmp,6,7.2,从四元式到汇编语言的翻译,符号表、常数表和临时变量表的内存位置,四元式中含有变量在符号表和临时变量表中的入口，以及常数在常数表中的地址，所以先确定符号表、临时变量表和常数表在内存中的位置，然后再讨论四元式的翻译。,无符号实常数表（第,254,页，按地址递减使用）,起始地址：,254*256+255=65279,，每个实常数占用,2,个字,(4Byte),。,无符号整常数表（第,254,页，按地址递增使用）,起始地址：,254*256=65024,，每个整常数占用,1,个字（,2Byte,）。,符号表（第,252,、,253,页，按地址递减使用）,起始地址：,253*256+255=65023,，每个标识符占用,4,个字,(8Byte),。,临时变量表（第,252,、,253,页，按地址递增使用）,起始地址：,252*256=64512,，每个临时变量占用,4,个字,(8Byte),。,注：四元式中最多允许出现,512/4=128,个不同的变量，包括临时变量在内。,7,虚拟内存示意图,(,共,64K,、分,255,页、每页,255,字节,),8,设源程序为：,a=2+(+b+1),，它的四元式代码为,+&b 0&T1,+&T1&1&T2,+&2&T2&T3,=&T3 0&a,假设,整常数,1,在无符号整常数表中的地址为,65024,（,254*256+0,）,整常数,2,在无符号整常数表中的地址为,65025,（,254*256+1,）,变量,a,的符号表入口为,65023,（,253*256+255,）,变量,b,的符号表入口为,65019,（,253*256+251,）,临时变量,T1,的临时变量表入口为,64512,（,252*256+0,）,临时变量,T2,的临时变量表入口为,64516,（,252*256+4,）,临时变量,T3,的临时变量表入口为,64520,（,252*256+8,）,实际四元式代码序列应为,+65019064512,+645126502464516,+650256451664520,=64520065023,9,单个四元式的翻译,四元式的翻译关键是确定地址，约定如下：,指令的第一地址使用,R0,。,指令的第二地址使用,R3,（兼作变址寄存器）。,ARG1,、,ARG2,为变量地址或常数地址，,RESULT,一定是变量地址。,C1=ARG1/256,、,D1=ARG1%256,。,C2=ARG2/256,、,D2=ARG2%256,。,C3=RESULT/256,、,D3=RESULT%256,。,注：,C1,、,C2,、,C3,表示页码，,D1,、,D2,、,D3,表示页内位移。,例,1,：,(+,ARG1,ARG2,RESULT),其中,ARG1,是变量在符号表入口，,ARG2,是常数地址。,解：,Load R3,D1/,第一操作数（变量在符号表入口）,Load R0,C1R3,Load R0,R0/,第一运算量的值在,R0,中,Load R3,D2/,第二操作数（常数地址）,Add R0,C2R3,Load R3,D3/,结果保存（符号表或临时变量表入口）,Load R3,C3R3,Store R0,R3,10,例,2,：,(=,ARG1,0,RESULT),其中,ARG1,是常数地址。,解：,Load R3,D1,Load R0,C1R3/,第一运算量的值在,R0,中,Load R3,D3/,结果保存（符号表或临时变量表入口）,Load R3,C3R3,Store R0,R3,单个四元式的翻译,四元式的翻译关键是确定地址，约定如下：,指令的第一地址使用,R0,。,指令的第二地址使用,R3,（兼作变址寄存器）。,ARG1,、,ARG2,为变量地址或常数地址，,RESULT,一定是变量地址。,C1=ARG1/256,、,D1=ARG1%256,。,C2=ARG2/256,、,D2=ARG2%256,。,C3=RESULT/256,、,D3=RESULT%256,。,注：,C1,、,C2,、,C3,表示页码，,D1,、,D2,、,D3,表示页内位移。,11,对照表,一条四元式代码通常译成若干条汇编语句，为了便于转移四元式的翻译，应建立一张对照表，记录一个四元式所对应的汇编语句的个数以及汇编语句的编号。,对照表结构如下：,四元式编号,汇编语句条数,汇编语句编号,1,8,1,2,6,9,15,7.3,一个简单目标代码生成器,不考虑充分利用寄存器，仅仅使用,R0,和,R3,。,指令的第一地址使用,R0,，指令的第二地址使用,R3,（兼作变址寄存器）。算法描述详见下一页。,12,0.procedure GenCode(op,arg1,arg2,result),/,一个简单目标代码生成器,1.c1arg1/256:d1arg1%256;,2.c2arg2/256:d2arg2%256;,3.c3result/256:d3result%256;,ment:R0(ARG1),5.output Load R3,:output d1:output,换行,6,output Load R0,:output c1:output R3:output,换行,7.if c1=252 or c1=253 then,/ARG1,是符号表或临时变量表的入口,8.output Load R0,R0:output,换行,9.end if,/ARG1,是常数表入口无需上述指令,ment:R0,运算结果,处理加法运算（,ARG20,）,处理一元正运算（,ARG2=0,）,处理减法运算（,ARG20,）,/,详见下一页,处理一元负运算（,ARG2=0,）,/,详见下一页,赋值运算（无需任何处理）,ment:RESULT(R0),12.output Load R3,:output d3:output,换行,13.output Load R3,:output c3:output R3:output,换行,14.output store R0,R3:output,换行,15.end procedure,13,/,处理减法运算（,ARG20,）,comment:R0,运算结果,if op=-and arg20 then,output Load R3,:output d2:output,换行,if c2=252 or c2=253 then,/ARG2,是符号表或临时变量表的入口,output Load R3,:output c2:output R3:output,换行,output Sub R0,R3:output,换行,else,/ARG2,是常数表地址,output Sub R0,:output c2:output R3,endl,;,end if,end if,/,处理一元负运算（,ARG2=0,）,if op=-and arg2=0 then,/-ARG1=0-ARG1,output Load R3,R0:output,换行,/,将,ARG1,送,R3,output Load R0,0:output,换行,/,将,0,送,R0,output Sub R0,R3:output,换行,/R0-R3,送,R0,end if,14,实例,设源程序为：,a=2+(+b+1),，它的四元式代码为,+&b 0&T1,+&T1&1&T2,+&2&T2&T3,=&T3 0&a,假设,整常数,1,在无符号整常数表中的地址为,65024,（,254*256+0,）,整常数,2,在无符号整常数表中的地址为,65025,（,254*256+1,）,变量,a,的符号表入口为,65023,（,253*256+255,）,变量,b,的符号表入口为,65019,（,253*256+251,）,临时变量,T1,的临时变量表入口为,64512,（,252*256+0,）,临时变量,T2,的临时变量表入口为,64516