C编译器剖析_5.3.2 中间代码生成及优化_switch语句的翻译

5.3.2.Switch语句的翻译

   在这一小节中，我们来讨论一下switch语句的翻译，switch语句的产生式如下所示。

SwitchStatement:

                   switch( expr ) statement

   当C程序员编写出如下代码时，UCC编译器会在语义检查阶段进行报错“error:The  break shall  appear  in  a  switch  or loop”，从语法上来看，以下“case  3: b = 30;”是case语句，而“break;”并不是case语句的一部分。按switch语句的产生式，以下“switch(a)  case 3: b = 30;”构成一条完整的switch语句，而“break;”则不在switch语句内。

         switch(a)

                   case  3:  b =30;  break;

    虽然按switch语句的产生式，其中的statement部分并不一定是复合语句，但通常C程序员在编写代码时，会将此部分写为一个复合语句，例如：

         switch(a){

                   case  3: b = 30; break;

         }       

     此时，复合语句中的“break;”就包含在swich语句中，这就可以符合C语言的语义要求，即“break语句要被包含在switch语句或者循环语句”中。到了中间代码生成阶段，我们面对的已经是“没有语法或语义错误”的语法树。我们还是举一个例子来说明switch语句的翻译，如图5.3.3所示，第4至17行为一个switch语句，与之对应的中间代码在第23至40行。我们注意到，第28行是一条“间接跳转”指令，我们根据(a-1)的值来索引跳转表“[BB4,BB8,BB6,BB12,BB10,]”，从而得到相应的跳转目标，例如当a为1时，我们得到的跳转目标为BB4，当a的值为4时，由于4并不落在{1，3，2，5}中，对应的跳转目标BB12用于跳出switch语句。通过跳转表的技术来翻译switch语句，可以使得生成的汇编代码在运行时不需要进行过多的比较，从而加快代码的执行速度，不过，跳转表本身需要占用内存空间，这是一种“以空间换时间”的方法。第44至53行是对应的部分汇编代码，第44至49行的跳转表switchTable1在数据区中，其中存放的是跳转目标的首地址（代码区中的地址），而第50至53行则根据(a-1)的值来查表，再进行跳转。

图5.3.3  switch语句的例子

    在图5.3.3的例子中，各case语句中的常量为{1，3，2，5}，这些整数在数值上相差不大，如果我们遇到的是{1，2，20000，50}，相应的跳转表就得有20000个表项，其中大部分的表项存放的是形如“BB12”这样的用于跳出switch语句的地址，这需要耗费相当大的内存，此时我们不再构造一张跳转表，而是想把{1，2，20000，50}分成几段，每一段内的各个数值彼此接近，例如我们可把{1，2，20000，50}分成3段{ {1,2}，{50}，{20000}}。我们制定一个标准，来衡量各数值彼此接近的程度，UCC编译器引入了一个“Case语句密度”的概念，

         Case语句密度 ＝Case语句数量/ 区间大小

    例如，对于{1,2,20000,50}来说，其密度为(4/(20000-1))，这有点像人口密度的概念，反映了人口的密集程度，而{1,2}的密度为2/(2-1)。为了方便代码生成，UCC编译器在语法分析时，会把在同一switch语句的各case语句，按出现的先后顺序进行排列。而为了统计“Case语句密度”，在语义检查时，会按各case语句的常量表达式数值，从小到大进行排列。因此，每条case语句实际上会出两个链表中，UCC编译器用结构体astCaseStatement来描述一条case语句，其中的next和nextCase域用于构造这样的两个链表。

         struct  astCaseStatement{

                  //按case语句在源代码中出现的先后顺序排列

                  struct astNode *next;