Схеми су-перекладу

Раніше був описаний принцип СУ-перекладу, що дозволяє одержати лінійну послідовність команд результуючої програми або внутрішнього представлення програми в компіляторі на основі результатів синтаксичного аналізу. Тепер побудуємо варіант алгоритму генерації коду, який одержує на вході дерево синтаксичного розбору і створить по ньому послідовність тріад (далі — просто «тріади») для лінійної ділянки результуючої програми. Розглянемо приклади схем СУ-перекладу для бінарних арифметичних операцій. Ці схеми достатньо прості, і на їх основі можна проілюструвати, як виконується СУ-переклад в компіляторі при генерації коду. Для побудови тріад по синтаксичному дереву може використовуватися проста рекурсивна процедура обходу дерева. Можна використовувати і інші методи обходу дерева — важливо, щоб дотримувався принцип, згідно якому операції які знаходяться нижче в дереві завжди виконуються перед вище розміщеними операціями (порядок виконання операцій одного рівня не важливий, він не впливає на результат і залежить від порядку обходу вершин дерева).

Процедура генерації тріад по синтаксичному дереву перш за все повинна визначити тип вузла дерева. Для бінарних арифметичних операцій кожен вузол дерева має три нижче розміщених вершини (ліва вершина - перший операнд, середня вершина - операція і права вершина - другий операнд). При цьому тип вузла дерева відповідає типу операції, символом якої помічена середня з нижче розташована вершина. Після визначення типу вузла процедура будує тріади для вузла дерева відповідно до типу операції.

Фактично процедура генерації тріад повинна для кожного вузла дерева виконати конкатенацію тріади, пов’язаної з поточним вузлом, та ланцюгом тріади, пов’язаних з нижче розташованими вузлами. Конкатенація ланцюжків тріад повинна виконуватися так, щоб тріади, пов'язані з нижче розташованими вузлами, виконувалися до виконання операції, пов’язаної з поточним вузлом. Причому для арифметичних операцій важливо, щоб тріади, пов'язані з першим операндом, виконувалися раніше, ніж тріади, пов'язані з другим операндом (оскільки всі арифметичні операції за відсутності дужок і пріоритетів виконуються в порядку зліва направо). При чьому можливі чотири ситуації:

1. ліва і права вершини вказують на безпосередній операнд (це можна визначити, якщо у кожної з них є тільки один нижче розташований вузол, помічений символом якоїсь лексеми, - константи або ідентифікатора);

2. ліва вершина є безпосереднім операндом, а права вказує на іншу операцію;

3. ліва вершина вказує на іншу операцію, а права є безпосереднім операндом;

4. обидві, вершини вказують на іншу операцію.

Вважаємо, що на вхід процедури породження тріад по синтаксичному дереву подається список, в який потрібно додавати тріади, і посилання на вузол дерева, який треба обробити. Тоді процедура породження тріад для вузла синтаксичного дерева, пов'язаного з бінарною арифметичною операцією, може виконуватися по наступному алгоритму:

1. Перевіряється тип лівої вершини вузла. Якщо вона — простий операнд, запам'ятовується ім'я першого операнда, інакше для цієї вершини рекурсивно викликається процедура породження тріад, побудовані нею тріади додаються в кінець загального списку запамятовується номер останньої тріади з цього списку як перший операнд.

2. Перевіряється тип правої вершини вузла. Якщо вона — простий операнд, запам'ятовується ім'я другого операнда, інакше для цієї вершини рекурсивно викликається процедура породження тріад, побудовані нею тріади додаються в конець загального списку і запам'ятовується номер останньої тріади як другий операнд.

3. Відповідно до типу середньої вершини в кінець загального списку додається тріада, відповідна арифметичній операції. Її першим операндом стає операнд, що був запам'ятований на кроці 1, а другим операндом — операнд, що був запам'ятований на кроці 2.

4. Процедура закінчена.

Процедури такого роду повинен створювати розробник компілятора, оскільки тільки він може співставити по сенсу вузли синтаксичного дерева і відповідні їм послідовності тріад. Для різних типів вузлів синтаксичного дерева можуть бути побудовані різні варіанти процедур, які викликатимуть один одного залежно від прийнятого порядку обходу синтаксичного дерева (у описаному вище варіанті — рекурсивно).

У розглянутому прикладі при породженні коду навмисно не були прийняті до уваги багато питань, що виникають при побудові реальних компіляторів. Це було зроблено для спрощення прикладу. Наприклад, фрагменти коду, відповідні різним вузлам дерева, приймають до уваги тип операції, але ніяк не враховують тип операндів. Всі ці вимоги ведуть до того, що в реальному компіляторі при генерації коду треба приймати до уваги дуже багато особливостей, залежні від семантики вхідної мови і від використовуваної форми внутрішнього представлення програми. У даній лабораторній роботі ці питання не розглядаються.

Крім того, у разі арифметичних операцій код, що породжується для вузлів синтаксичного дерева, залежить тільки від типу операції, тобто тільки від поточного вузла дерева. Такі схеми можна побудувати для багатьох операцій, але не для всіх. Іноді код, що породжується для вузла дерева, може залежати від типу вищестоящого вузла: наприклад, код, що породжується для операторів типу Break і Continue (які є в мовах С, С++ і Objecl Pascal), залежить від того, всередині якого циклу вони знаходяться. Тоді при рекурсивній побудові коду по дереву вище розташований вузол, викликаючи функцію для нижче розташованого вузла, повинен передати їй необхідні параметри. Але код, що породжується для вище розташованого вузла, ніколи не повинен залежати від нижче розташованого вузла, інакше принцип СУ-перекладу непридатний. Далі в прикладі виконання роботи даються варіанти схем СУ-перекладу для різних конструкцій вхідної мови, які можуть служити хорошою ілюстрацією механізму застосування цього методу.