Geração de Código. Compiladores Cristina C. Vieira. Compiladores 2012/2013

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João Pedro Sanches Bergler
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1 Geração de Código Compiladores Cristina C. Vieira 1

2 Problema Dada a representação intermédia de como gerar o código assembly? Não otimizado: Variáveis locais e parâmetros todos afetados a posições relativas e distintas na pilha Otimizado: Partilha de posições relativas da pilha por uma ou mais variáveis Utilização de registos do banco de registos da UP para armazenar variáveis... 2

3 Programa (cadeia de caracteres) Lexical Analyzer (Scanner) Cadeia de Tokens Syntax Analyzer (Parser) Árvore sintáctica Semantic Analyzer Representação intermédia Code Optimizer Representação intermédia optimizada Code Generator Código Assembly 3

4 y2=axxbxc; stl y2 alto nível ldl c ldl a ldl x ldl x ldl x ldl b 4

5 y2=axxbxc; Variáveis: A stl y2 ldl c alto nível B X C ldl a Y2 ldl x ldl x ldl x ldl b 5

6 y2=axxbxc; Variáveis (posição relativa a $) A: 0 B: 4 X: 8 C: 12 Y2: 16 6

7 y2=axxbxc; Começar nas folhas: lw $t0, 4($) <$t0> 7

8 y2=axxbxc; lw $t0, 4($) lw $t1, 8($) <$t1> <$t0> 8

9 y2=axxbxc; lw $t0, 4($) lw $t1, 8($) mult $t2, $t1, $t0 <$t2> <$t1> <$t0> 9

10 y2=axxbxc; lw $t0, 4($) lw $t1, 8($) mult $t2, $t1, $t0 lw $t3, 8($) <$t3> <$t2> 10

11 y2=axxbxc; lw $t0, 4($) lw $t1, 8($) mult $t2, $t1, $t0 lw $t3, 8($) lw $t4, 8($) <$t3> <$t4> <$t2> 11

12 y2=axxbxc; lw $t0, 4($) lw $t1, 8($) mult $t2, $t1, $t0 lw $t3, 8($) lw $t4, 8($) mult $t5, $t3, $t4 12 <$t3> <$t5> <$t4> <$t2>

13 y2=axxbxc; lw $t0, 4($) lw $t1, 8($) mult $t2, $t1, $t0 lw $t3, 8($) lw $t4, 8($) mult $t5, $t3, $t4 lw $t6, 0($) 13 <$t5> <$t6> <$t2>

14 y2=axxbxc; lw $t0, 4($) lw $t1, 8($) mult $t2, $t1, $t0 lw $t3, 8($) lw $t4, 8($) mult $t5, $t3, $t4 lw $t6, 0($) mult $t7, $t5, $t6 14 <$t5> <$t7> <$t6> <$t2>

15 y2=axxbxc; lw $t0, 4($) lw $t1, 8($) mult $t2, $t1, $t0 lw $t3, 8($) lw $t4, 8($) mult $t5, $t3, $t4 lw $t6, 0($) mult $t7, $t5, $t6 Add $t8, $t7, $t2 15 <$t7> <$t8> <$t2>

16 y2=axxbxc; lw $t0, 4($) lw $t1, 8($) mult $t2, $t1, $t0 lw $t3, 8($) lw $t4, 8($) mult $t5, $t3, $t4 lw $t6, 0($) mult $t7, $t5, $t6 Add $t8, $t7, $t2 lw $t9, 12($) 16 <$t8> <$t9>

17 y2=axxbxc; lw $t0, 4($) lw $t1, 8($) mult $t2, $t1, $t0 lw $t3, 8($) lw $t4, 8($) mult $t5, $t3, $t4 lw $t6, 0($) mult $t7, $t5, $t6 Add $t8, $t7, $t2 lw $t9, 12($) Add $t10, $t8, $t9 17 <$t8> <$t10> <$t9>

18 y2=axxbxc; lw $t0, 4($) lw $t1, 8($) mult $t2, $t1, $t0 lw $t3, 8($) lw $t4, 8($) mult $t5, $t3, $t4 lw $t6, 0($) mult $t7, $t5, $t6 Add $t8, $t7, $t2 lw $t9, 12($) Add $t10, $t8, $t9 Sw $t10, 16($) 18 <$t10>

19 y2=axxbxc; lw $t0, 4($) lw $t1, 8($) mult $t2, $t1, $t0 lw $t3, 8($) lw $t4, 8($) mult $t5, $t3, $t4 lw $t6, 0($) mult $t7, $t5, $t6 add $t8, $t7, $t2 lw $t9, 12($) add $t10, $t8, $t9 sw $t10, 16($) registos $t para armazenar valores intermédios! (MIPS tem 10 registos $t)

20 y2=axxbxc; Solução utilizando menos registos para armazenar resultados intermédios? 20

21 y2=axxbxc; lw $t0, 4($) lw $t1, 8($) mult $t?, $t1, $t0 Resultado pode ser armazenado em $t1 ou em $t0 21 <$t?> <$t1> <$t0>

22 y2=axxbxc; lw $t0, 4($) lw $t1, 8($) mult $t0, $t1, $t0 <$t0> <$t1> <$t0> 22

23 y2=axxbxc; lw $t0, 4($) lw $t1, 8($) mult $t0, $t1, $t0 lw $t1, 8($) lw $t2, 8($) mult $t1, $t1, $t2 lw $t2, 0($) mult $t1, $t1, $t2 add $t0, $t1, $t0 lw $t1, 12($) add $t0, $t0, $t1 sw $t0, 16($) 23 3 registos $t para armazenar valores intermédios <$t1> <$t1> <$t1> <$t2> <$t2> <$t0> <$t0> <$t0> <$t1> <$t1> <$t0>

24 Não optimizado Acessos à pilha requerem mais ciclos do que acessos a registos internos Utilização da pilha para todas as variáveis requer mais instruções 24

25 Geração de código Utilização de esqueletos (templates) para geração de código assembly para Estruturas If-then ou if-then-else Loops 25

26 Geração de código if (test) true_body else false_body <do the test> boper, lab_true <false_body> j lab_end lab_true: <true_body> lab_end: 26

27 Geração de código while (test) body lab_cont: <do the test> boper, lab_body j lab_end lab_body: <body> j lab_cont lab_end: Esqueleto optimizado: 27 lab_cont: <do the test> boper, lab_end <body> j lab_cont lab_end:

28 Linhas mestras para o gerador de código Descer o nível de abstracção devagar: Utilizar várias etapas Mesmo que apenas se faça uma coisa por cada etapa Mais fácil de depurar, mais fácil de lidar com o problema Manter o nível de abstracção consistente ve manter a semântica correcta sempre! Pode ser necessário realizar optimizações entre etapas Utilizar assertions (assertividades) deliberadamente Utilizar uma assertion para verificar um pressuposto Ajudam a encontrar bugs! 28

29 Linhas mestras para o gerador de código Começar com geração simples, mesmo que naïf Ok gerar: 0 1x 0y A biblioteca de runtime é nossa amiga! Não tentar gerar código assembly quando existem rotinas na biblioteca com a mesma funcionalidade Exemplo: malloc 29

30 Linhas mestras para o gerador de código Lembrar que as otimizações vêm depois O optimizador realiza as otimizações Pensar o que o optimizador necessita e estruturar o código de acordo com isso Exemplo: alocação de registos, simplificações algébricas, propagação de constantes Utilizar uma boa infraestrutura de teste Teste regressivo Se um programa cria um bug adicioná-lo ao teste suite Utilizar makefiles: para executar o compilador sobre o teste suite e verificar automaticamente se os resultados estão corretos (pode implicar a utilização de um simulador da arquitetura) Ver teste em Engenharia de Software 30

31 TPC Gerar o código MIPS para as instruções seguintes: while (i < j) { x = x2; i = i1; } if (x < y) z = x; else z = 0; 31

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