编译器如何避免生成冗余的goto指令

避免生成冗余的goto指令

1. 题目:

在图6-35 中所示的i和while语句的代码布局中,S,的代码紧跟在布尔表达式B的代码之后。通过使用一个特殊标号“fall”(即“不要生成任何跳转指令”),我们可以修改图6-36和图6-37中的语义规则,支持控制流从的代码直接穿越到S,的代码。图6-36中的产生式S-→if(B)S,;的新语义规则将 B.true 设为 /fall: B.tru: = fallB.false-S.nes:t= S.netS.code-B.code:llS.cwde 类似地,if-else 和 while 语匐的规则也将 B.true 设为,fall。现在我们将修改布尔表达式的语义规则,使之尽可能地允许控制流穿越。在Btrue和B.false 都是显式的标号时,也就是说它们都不等于/all时,图6-39中的B-E,reE,的新规则将产生两条指令(和图6-37 一样)。否则,如果.true是显式的标号,那么B.false 一定是fall,因此它们产生一条 if 指令,使得当条件为假时控制流穿越到下一条指令。反过来,如果 B.false 是显式的标号,那么它们产生一条 ifFalse指令。在其余情况中,B.true和B.false 都是fall,因此不产生任何跳转指令9。

2. 解释:

这段文本描述了如何修改图6-36和图6-37中的语义规则,以支持控制流从布尔表达式的代码直接穿越到S的代码。接下来,我将逐步解释这些修改:

  1. 针对if语句的产生式S-→if(B)S1:

    • 将B.true设为fall,表示条件为真时的跳转标号不生成跳转指令。

    • 将B.false设为S1.next,表示条件为假时的跳转标号是S1的下一条指令。

修改后的语义规则:

lessCopy codeB.tru: = fall
B.false: = S.nex
S.code: = B.code || S1.code
  1. 针对if-else语句的产生式S-→if(B)S1 else S2:

    • 将B.true设为fall,表示条件为真时的跳转标号不生成跳转指令。

    • 将B.false设为S1.next,表示条件为假时的跳转标号是S1的下一条指令。

修改后的语义规则:

lessCopy codeB.tru: = fall
B.false: = S1.nex
S.code: = B.code || S1.code || S2.code
  1. 针对while语句的产生式S-→while(B)S1:

    • 将B.true设为fall,表示条件为真时的跳转标号不生成跳转指令。

    • 将B.false设为S1.next,表示条件为假时的跳转标号是S1的下一条指令。

修改后的语义规则:

lessCopy codeB.tru: = fall
B.false: = S1.nex
S.code: = B.code || S1.code
  1. 针对布尔表达式的产生式B-→RE:

    • 如果B.true是显式的标号,而B.false是fall,则生成一条if指令,使得当条件为假时控制流穿越到下一条指令。

    • 反之,如果B.false是显式的标号,则生成一条ifFalse指令。

    • 其余情况下,即B.true和B.false都是fall,则不生成任何跳转指令。

修改后的语义规则:

arduinoCopy codeB.true: = fall
B.false: = fall
if B.true ≠ fall and B.false = fall:
    生成 if 指令
else if B.false ≠ fall:
    生成 ifFalse 指令
else:
    不生成跳转指令

这些修改旨在允许控制流从布尔表达式的代码直接穿越到S的代码,从而实现更灵活的控制流程。

3. 总结概念:

当讨论编译器生成代码的过程时,我们需要考虑控制流的管理。控制流即程序中指令执行的顺序,如条件语句和循环等结构会影响程序的控制流。在编译器中,控制流的管理是通过在程序中插入跳转指令(如条件分支、无条件跳转等)来实现的。

下面我会逐步解释上述文本中提到的各个概念及其含义:

  1. fall标签

    • 在文本中提到了一个特殊标签“fall”,它代表“不要生成任何跳转指令”。这意味着编译器在遇到这个标签时,不会生成任何跳转指令,而是让程序按照顺序继续执行下去,即控制流的穿越。

  2. if语句的改进

    • 在if语句的产生式中,我们将条件为真时的跳转标签设置为fall,意味着不会生成跳转指令。这样,如果条件为真,程序会直接顺序执行后续的代码,不会跳转到任何位置。

    • 对于条件为假时,跳转标签设置为S1.next,表示控制流会跳转到if语句后面的代码S1处执行。

  3. if-else语句的改进

    • 对于if-else语句,同样将条件为真时的跳转标签设置为fall,表示不生成跳转指令。而条件为假时,跳转标签仍然设置为S1.next,与if语句类似。

    • 另外,还要考虑if-else语句后面的代码S2,所以在产生的代码中需要将S2的代码也添加进来。

  4. while语句的改进

    • while语句的改进与if语句类似,将条件为真时的跳转标签设置为fall,而条件为假时的跳转标签设置为S1.next。

  5. 布尔表达式的改进

    • 对于布尔表达式的产生式,需要考虑到条件为真和条件为假时的跳转标签。如果条件为真时的跳转标签是显式的,而条件为假时的跳转标签是fall,那么会生成一条if指令,使得当条件为假时控制流穿越到下一条指令。

    • 如果条件为假时的跳转标签是显式的,则会生成一条ifFalse指令,表示条件为假时跳转到下一条指令。

    • 如果条件为真和条件为假时的跳转标签都是fall,则不会生成任何跳转指令,控制流会顺序执行下去。

这些改进旨在使编译器生成的代码更具灵活性和效率,能够更好地管理程序的控制流程。

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