1 / 46

Generování vnitřní reprezentace programu

Generování vnitřní reprezentace programu. Miroslav Beneš Dušan Kolář. Možnosti překladu. Interpre tace Okamžité provádění programu Překlad do instrukcí procesoru Závislost na konkrétním typu procesoru Překlad do vnitřní reprezentace

clodia
Download Presentation

Generování vnitřní reprezentace programu

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Generování vnitřní reprezentace programu Miroslav Beneš Dušan Kolář

  2. Možnosti překladu • Interpretace • Okamžité provádění programu • Překlad do instrukcí procesoru • Závislost na konkrétním typu procesoru • Překlad do vnitřní reprezentace • Následuje interpretace nebo překlad do instrukcí procesoru Vnitřní reprezentace programu

  3. Výhody překladu do vnitřní reprezentace • Strukturalizace překladače • Mnohem jednodušší přenos na více typů procesorů • Možnost optimalizace na úrovni vnitřní reprezentace • strojově nezávislé metody Vnitřní reprezentace programu

  4. Formáty vnitřní reprezentace programu • Grafová reprezentace • Zásobníkový kód • Tříadresový kód Vnitřní reprezentace programu

  5. Grafová reprezentace • Abstraktní syntaktický strom (AST)a:=b*(-c)+b*(-c) assign Uzly - operátory Listy - operandy a + * * b uminus b uminus c c Vnitřní reprezentace programu

  6. Grafová reprezentace • DAG (Directed Acyclic Graph)a:=b*(-c)+b*(-c) assign Společné podvýrazy jako sdílené uzly Používá se pro optimalizaci a + * b uminus c Vnitřní reprezentace programu

  7. Příklad var n,f: Integer;begin read n; f:=1; while n>1 do begin f:=f*n; n:=n-1 end; write f,”\n”end. Vnitřní reprezentace programu

  8. Grafová reprezentace seq read := while write n f 1 > seq f \n n 1 := := f * n - f n n 1 Vnitřní reprezentace programu

  9. Zásobníkový kód • Postfixová notace a b c uminus * b c uminus * + assign • výsledek průchodu AST nebo DAG typu post-order • uzel následuje bezprostředně za svými následníky • žádný formální rozdíl mezi operandy a operátory Vnitřní reprezentace programu

  10. Zásobníkový kód • Virtuální zásobníkový procesor load b (b) vrchol zás. vpravoload c (b) (c)inv (b) (-c)mul(b*-c)load b (b*-c)(b)load c (b*-c)(b)(c)inv (b*-c)(b)(-c)mul (b*-c)(b*-c)add(b*-c+b*-c)store a Vnitřní reprezentace programu

  11. Zásobníkový kód • Virtuální zásobníkový procesor • virtuální počítač s pamětí a zásobníkem • P-kód (Wirth) • přenositelný mezikód pro Pascal • specializované procesory • Java Virtual Machine • MSIL – Microsoft Intermediate Language(.NET – C#, C++, VB, …) Vnitřní reprezentace programu

  12. Příklad - JVM public class Priklad { public static void main(String[] args) { int x = 1; System.out.println(x + 2); } } Vnitřní reprezentace programu

  13. Příklad - JVM 0:iconst_1 1:istore_1 2:getstatic#2;//java/lang/System.out 5:iload_1 6:iconst_2 7:iadd 8:invokevirtual#3;//java/io/PrintStream.println 11:return Vnitřní reprezentace programu

  14. Příklad - MSIL using System; public class Priklad { public static void Main(string[] args) { int x = 1; Console.WriteLine(x + 2); } } Vnitřní reprezentace programu

  15. Příklad - MSIL .method public static void Main(string[] args) { .entrypoint .maxstack 2 .locals init (int32 V_0) ldc.i4.1 stloc.0 ldloc.0 ldc.i4.2 add call void System.Console::WriteLine(int32) ret } Vnitřní reprezentace programu

  16. Tříadresový kód • x := y opz • x - (dočasná) proměnná • y,z - (dočasné) proměnné, konstanty • Operandy nemohou být výrazy • rozklad na primitivní výrazy s dočasnými proměnnými • Explicitníodkazy na operandy • možnost přesouvání příkazů při optimalizaci Vnitřní reprezentace programu

  17. Příklad1 a:=b*(-c)+b*(-c) t1:=-c t1:=-c t2:=b*t1 t2:=b*t1 t3:=-c t5:=t2+t2 t4:=b*t3 a :=t5 t5:=t2+t4 a :=t5 Strom DAG • dočasné proměnné = vnitřníuzly stromu (DAG) Vnitřní reprezentace programu

  18. Příklad 2 var n,f:integer; begin 1: read nread n; 2: f:=1 f:=1; 3: if n<=1 goto 7 while n>1 do begin 4: f:=f*nf:=f*n; n:=n-15: n:=n-1 end; 6: goto 3 write f,"\n" 7: write fend. 8: write "\n" Vnitřní reprezentace programu

  19. Příkazy tříadresového kódu • x := y op z op – binární operátor • x := op y op - unární operátor(-, not, typová konverze, …) • x := y • goto L nepodmíněný skok • if x relop y goto L podmíněný skok Vnitřní reprezentace programu

  20. Příkazy tříadresového kódu • param x1… param xnvolání podprogramucall p,n p(x1,…,xn) • return y návrat z podprogramu Vnitřní reprezentace programu

  21. Příkazy tříadresového kódu • x := y[j]x[j] := y indexování • x := &y reference (získání adresy) • x := *y*x := y dereference ukazatele Vnitřní reprezentace programu

  22. Čtveřice op arg1 arg2 výsledek (0) uminus c t1(1) * b t1 t2(2) uminus c t3(3) * b t3 t4(4) + t2 t4 t5(5) := t5 a a:=b*(-c)+b*(-c) Vnitřní reprezentace programu

  23. Příklad – překlad výrazů • Atributy • id.name – jméno identifikátoru • E.place – jméno proměnné obsahujícíhodnotu E • Pomocné funkce • newtemp – vytvoří novou proměnnou • lookup – vyhledá proměnnou v tabulce • emit – generuje instrukci • error – hlášení chyby Vnitřní reprezentace programu

  24. Příklad – překlad výrazů • S -> id := E { p = lookup(id.name); if( p != null ) emit(p,‘:=’,E.place); else error(); } • E -> E1 + E2 { E.place = newtemp(); emit(E.place,‘:=’, E1.place,’+’,E2.place);} • E -> E1 * E2 { E.place := newtemp(); emit(E.place,‘:=’, E1.place,’*’,E2.place);} Vnitřní reprezentace programu

  25. Příklad – překlad výrazů • E -> - E1{ E.place = newtemp(); emit(E.place,‘:=’, ‘uminus’,E1.place);} • E -> (E1) { E.place = E1.place; } • E -> id { p := lookup(id.name); if( p != null ) E.place := p; else error(); } Vnitřní reprezentace programu

  26. Přístup k prvkům pole • array [low..high] of T • prvek a[j] leží na adrese: • base+(j-low)*w = j*w+(base-low*w) =konstanta! low low+1 w=sizeof(T) high base Vnitřní reprezentace programu

  27. Přístup k prvkům pole base low2 high2 • a[j1,j2] • base+((j1-low1)*n2+j2-low2)*w =>((j1*n2)+j2)*w+(base-((low1*n2)+low2)*w) =konstanta! low1 n2 := high2-low2+1 high1 Vnitřní reprezentace programu

  28. Přístup k prvkům pole • Obecně: a[j1, … , jk] • addresa: • (…(j1n2+j2)n3+j3)…)nk+jk)*w + base-(…(low1n2+low2)n3+low3)…)nk+lowk)*w mapovací funkce • nj = highj-lowj+1 Vnitřní reprezentace programu

  29. Překlad výrazů s indexy • S -> L := E • E -> E1 + E2| (E1) | L • L -> Elst ] | id • Elst -> Elst1 , E | id [ E Vnitřní reprezentace programu

  30. L.offset index (null=bez indexu) L.place proměnná E.place proměnná s hodnotou id.place Elst.array popis pole Elst.ndim počet rozměrů Elst.place proměnná obsahující index Překlad výrazů s indexy Vnitřní reprezentace programu

  31. Překlad výrazů s indexy • const(Elst.array) • konstantní část mapovací funkce • width(Elst.array) • velikost prvku pole • limit(Elst.array,m) • počet prvků v m-té dimenzi Vnitřní reprezentace programu

  32. Překlad výrazů s indexy • S -> L := E{ if( L.offset==null ) /* bez indexu */ emit(L.place,‘:=’,E.place); else emit(L.place,‘[’,L.offset,‘]’, ‘:=’,E.place); } • E -> E1 + E2{ E.place = newtemp(); emit(E.place,‘:=’,E1.place, ‘+’,E2.place); } Vnitřní reprezentace programu

  33. Překlad výrazů s indexy • E -> (E1){ E.place = E1.place } • E -> L{ if( L.offset==null ) /* bez indexu */ E.place = L.place; else { E.place = newtemp(); emit(E.place,‘:=’,L.place, ‘[’,L.offset,‘]’) }} Vnitřní reprezentace programu

  34. Překlad výrazů s indexy • L -> Elst ]{ L.place = newtemp(); L.offset = newtemp(); emit(L.place,‘:=’,const(Elst.array)); emit(L.offset,‘:=’,Elst.place,‘*’, width(Elst.array)); } • L -> id{ L.place = id.place; L.offset = null; } Vnitřní reprezentace programu

  35. Překlad výrazů s indexy • Elst -> Elst1 , E{ t = newtemp(); m = Elst1.ndim+1; emit(t,‘:=’,Elst1.place,‘*’, limit(Elst1.array,m)); emit(t,‘:=’,t,‘+’,E.place); Elst.array = Elst1.array; Elst.place = t; Elst.ndim = m;} Vnitřní reprezentace programu

  36. Překlad výrazů s indexy • Elst -> id [ E{ Elst.array = id.place; Elst.place = E.place; Elst.ndim = 1;} Vnitřní reprezentace programu

  37. Příklad • A: array [1..10,1..20] of integer; • sizeof(integer) = 4 • n1 = 10n2 = 20w = 4 • x := A[y,z] Vnitřní reprezentace programu

  38. Příklad x := A[y, z] t1 := y*20t2 := t1+zt3 := c /* konstanta c = &A-84 */t4 := 4*t2(1*20+1)*4=84t5 := t3[t4]x := t5 Vnitřní reprezentace programu

  39. Překlad logických výrazů • E -> E or E | E and E | (E) | not E | id relop id | true | false Vnitřní reprezentace programu

  40. Překlad logických výrazů • Reprezentace logických hodnot celými čísly: true=1, false=0 • a or b and not cx<y1: t1 := not c 1: if x<y goto 42: t2 := b and t1 2: t1 := 03: t3 := a or t2 3: goto 54: … 4: t1 := 1 5: … Vnitřní reprezentace programu

  41. Překlad logických výrazů • Zkrácené vyhodnocení • reprezentace logických hodnot tokem řízení (pozicí v programu) a<b or c<d and e<fif a<b goto Ltrue goto L1L1: if c<d goto L2 goto LfalseL2: if e<f goto Ltrue goto Lfalse Vnitřní reprezentace programu

  42. Překlad řídicích příkazů • Instrukce zásobníkového kódu: • LBL L – definice návěští L pro skok • JMP L – nepodmíněný skok na návěští L • FJP L - podmíněný skok na návěští L, pokud je na vrcholu zásobníku False výstupní symboly překladové gramatiky - {LBL} • Pomocné funkce: • getLbl() – vygeneruje nové číslo návěští zanoření příkazů – nelze použít konstanty! Vnitřní reprezentace programu

  43. Překlad příkazu IF • S -> if ( E ) S • <E> • FJP L1 • <S> • LBL L1 • S -> if ( E ) {FJP} S {LBL} FJP.l = LBL.l = getLbl(); E FJP L1 S LBL L1 Vnitřní reprezentace programu

  44. Překlad příkazu IF • S -> if ( E ) S1else S2 S -> X {LBL} LBL.l = X.l S -> X {JMP} {LBL1}else S {LBL2}JMP.l = LBL2.l = getLbl();LBL1.l = X.l X -> if (E) {FJP} S FJP.l = getLbl() E FJP L1 S1 JMP L2 L1: S1 L2: Vnitřní reprezentace programu

  45. Překlad příkazu WHILE • S -> while ( E ) S • LBL L1 • <E> • FJP L2 • <S> • JMP L1 • LBL L2 L1: E FJP L2 S JMP L1 L2: Vnitřní reprezentace programu

  46. Překlad příkazu WHILE • S -> {LBL1} while ( E ) {FJP2} S {JMP1} {LBL2} LBL1.l = JMP1.l = getLbl(); LBL2.l = FJP.l = getLbl(); • S -> break/continue ; • S.blab – dědičný atribut, návěští pro break • S.clab – dědičný atribut, návěští pro continue • while musí zajistit předání návěští • speciální hodnota návěští – poznáme, že nejsme uvnitř cyklu, break/continue může hlásit chybu Vnitřní reprezentace programu

More Related