- •Лекции по построению компилятора на Pascal Автор неизвестен Оглавление
- •1. Введение введение
- •2. Синтаксический анализ выражений начало
- •Одиночные цифры
- •Выражения с двумя цифрами
- •Общая форма выражения
- •Использование стека
- •Умножение и деление
- •Круглые скобки
- •Унарный минус
- •Слово об оптимизации
- •3. Снова выражения введение
- •Переменные
- •Функции
- •Подробнее об обработке ошибок
- •Присваивание
- •Многосимвольные токены.
- •Пробелы
- •4. Интерпретаторы введение
- •Интерпретатор
- •Немного философии
- •5. Управляющие конструкции введение
- •Немного основ
- •Оператор if
- •Оператор while
- •Оператор loop
- •Цикл for
- •Оператор do
- •Оператор break
- •Заключение
- •6. Булевы выражения введение
- •Грамматика
- •Операторы отношений
- •Исправление грамматики
- •Синтаксический анализатор
- •Объединение с управляющими конструкциями
- •Добавление присваиваний
- •7. Лексический анализ введение
- •Лексический анализ
- •Конечные автоматы и альтернативы
- •Эксперименты по сканированию
- •Конечные автоматы
- •Новые строки
- •Операторы
- •Списки, запятые и командные строки.
- •Становится интересней
- •Возвращение символа
- •Распределенные сканеры против централизованных
- •Объединение сканера и парсера
- •Пара комментариев:
- •Заключение
- •8. Немного философии введение
- •Дорога домой
- •Почему это так просто?
- •Здесь нет ничего сложного!
- •Заключение
- •9. Вид сверху введение
- •Верхний уровень
- •Структура паскаля
- •Расширение
- •Объявления
- •Структура си
- •10. Представление "tiny" введение
- •Подготовка
- •Объявления
- •Объявления и идентификаторы
- •Инициализаторы
- •Выполнимые утверждения
- •Булева логика
- •Управляющие структуры
- •Лексический анализ
- •Многосимвольные имена переменных
- •Снова операторы отношений
- •Ввод/вывод
- •Заключение
- •11. Пересмотр лексического анализа введение
- •Предпосылка
- •Проблема
- •Решение
- •Исправление компилятора
- •Заключение
- •12. Разное введение
- •Точки с запятой
- •Синтаксический сахар
- •Работа с точками с запятой
- •Компромисс
- •Комментарии
- •Односимвольные разделители
- •Многосимвольные разделители
- •Односторонние комментарии
- •Заключение
- •13. Процедуры введение
- •Последнее отклонение
- •Основа для экспериментов
- •Объявление процедуры
- •Вызов процедуры
- •Передача параметров
- •Семантика параметров
- •Передача по значению
- •Что неправильно?
- •Передача по ссылке
- •Локальные переменные
- •Заключение
- •14. Типы введение
- •Что будет дальше?
- •Добавление записей
- •Распределение памяти
- •Объявление типов
- •Присваивания
- •Трусливый выход
- •Более приемлемое решение
- •Литеральные аргументы
- •Аддитивные выражения
- •Почему так много процедур?
- •Мультипликативные выражения
- •Умножение
- •Деление
- •Завершение
- •Приводить или не приводить
- •Заключение
- •15. Назад в будущее введение
- •Новое начало, старое направление
- •Начинаем заново?
- •Модуль input
- •Модуль output
- •Модуль error
- •Лексический и синтаксический анализ
- •Модуль scanner
- •Решения, решения
- •Синтаксический анализ
- •16. Конструирование модулей введение
- •Совсем как классический?
- •Расширение синтаксического анализатора
- •Термы и выражения
- •Присваивания
- •Булева алгебра
Слово об оптимизации
Раннее в этой главе я обещал дать несколько подсказок как мы можем повысить качество генерируемого кода. Как я сказал, получение компактного кода не является главной целью этой книги. Но вам нужно, по крайней мере, знать, что мы не зря проводим свое время… что мы действительно можем модифицировать анализатор, для получения лучшего кода не выбрасывая то, что мы уже сделали к настоящему времени. Обычно небольшая оптимизация не слишком трудна… просто в синтаксический анализатор вставляется дополнительный код.
Существуют два основных метода, которые мы можем использовать:
-
Попытаться исправить код после того, как он сгенерирован. Это понятие «щелевой» оптимизации. Основная идея в том, что известно какие комбинации инструкций компилятор собирается произвести и также известно которые из них «плохие» (такие как код для числа -1). Итак, все что нужно сделать – просканировать полученный код, найти такие комбинации инструкций и заменить их на более «хорошие». Это вид макрорасширений наоборот и прямой пример метода сопоставления с образцом. Единственная сложность в том, что может существовать множество таких комбинаций. Этот метод называется «щелевой» оптимизацией просто потому, что оптимизатор работает с маленькой группой инструкций. «Щелевая» оптимизация может драматически влиять на качество кода и не требует при этом больших изменений в структуре компилятора. Но все же за это приходится платить скоростью, размером и сложностью компилятора. Поиск всех комбинаций требует проверки множества условий, каждая из которых является источником ошибки. И, естественно, это требует много времени.
В классической реализации «щелевого» оптимизатора, оптимизация выполняется как второй проход компилятора. Выходной код записывается на диск и затем оптимизатор считывает и обрабатывает этот файл снова. Фактически, оптимизатор может быть даже отдельной от компилятора программой. Так как оптимизатор только обрабатывает код в маленьком «окне» инструкций (отсюда и название), лучшей реализацией было бы буферизировать несколько срок выходного кода и сканировать буфер каждый раз после EmitLn.
-
Попытаться сразу генерировать лучший код.
В этом методе выполняется проверка дополнительных условий перед выводом кода. Как тривиальный пример, мы должны были бы идентифицировать нуль и выдать CLR вместо загрузки, или даже совсем ничего не делать, как в случае с прибавлением нуля, например. Конкретней, если мы решили распознавать унарный минус в процедуре Factor вместо Expression, то мы должны обрабатывать –1 как обычную константу, а не генерировать ее из положительных. Ни одна из этих вещей не является слишком сложной для реализации… просто они требуют включения дополнительных проверок в код, поэтому я не включил их в программу. Как только мы дойдем до получения работающего компилятора, генерирующего полезный выполнимый код, мы всегда сможем вернуться и доработать программу для получения более компактного кода. Именно поэтому в мире существует «Версия 2.0».
Существует еще один, достойный упоминания, способ оптимизации, обещающий достаточно компактный код без излишних хлопот. Это мое «изобретение», в том смысле, что я нигде не видел публикаций по этому методу, хотя я и не питаю иллюзий что это придумано мной.
Способ заключается в том, чтобы избежать частого использования стека, лучше используя регистры центрального процессора. Вспомните, когда мы выполняли только сложение и вычитание, то мы использовали регистры D0 и D1 а не стек? Это работало, потому для этих двух операций стек никогда не использовал более чем две ячейки.
Хорошо, процессор 68000 имеет восемь регистров данных. Почему бы не использовать их как стек? В любой момент своей работы синтаксический анализатор «знает» как много элементов в стеке, поэтому он может правильно ими манипулировать. Мы можем определить частный указатель стека, который следит, на каком уровне мы находимся и адресует соответствующий регистр. Процедура Factor, например, должна загружать данные не в регистр D0, а в тот, который является текущей вершиной стека.
Что мы получаем, заменяя стек в RAM на локальный стек созданный из регистров. Для большинства выражений уровень стека никогда не превысит восьми, поэтому мы получаем достаточно хороший код. Конечно, мы должны предусмотреть те случаи, когда уровень стека превысит восемь, но это также не проблема. Мы просто позволим стеку перетекать в стек ЦПУ. Для уровней выше восьми код не хуже, чем тот, который мы генерируем сейчас, а для уровней ниже восьми он значительно лучше.
Я реализовал этот метод, просто для того, чтобы удостовериться в том, что он работает перед тем, как представить его вам. Он работает. На практике вы не можете в действительности использовать все восемь уровней... вам, как минимум, нужен один свободный регистр для изменения порядка операндов при делении. Для выражений, включающих вызовы функций, также необходимо зарезервировать регистр. Но все равно, существует возможность улучшения размера кода для большинства выражений.
Итак, вы видите, что получение лучшего кода не настолько трудно, но это усложняет наш транслятор... это сложность, без которой мы можем сейчас обойтись. По этой причине, я очень советую продолжать игнорировать вопросы эффективности в этой книге, усвоив, что мы действительно можем повысить качество кода, не выбрасывая того, что уже сделано.
В следующей главе я покажу вам как работать с переменными и вызовами функций. Я также покажу вам как легко добавить поддержку много символьных токенов и пробелов.