HNU 编译系统 代码生成练习题（ChatGPT出题）

题目1

考虑以下简单程序：

int x; 
int y; 
int z; 
x = 1 + 2 + 3; 
y = 4;
z = x + y;

请回答以下问题：

1. 栈式计算机代码生成
   假设使用栈式计算机，请为上述程序生成目标代码。栈式计算机的指令包括push、load、store、add等。
2. 寄存器计算机代码生成
   假设使用寄存器计算机，并且有无限多个虚拟寄存器（用r1、r2等表示），请为上述程序生成目标代码。寄存器计算机的指令包括movn（移动立即数）、load、store、add等。
3. 比较分析
   比较栈式计算机和寄存器计算机在代码生成上的主要区别（如指令特点、效率、资源使用等）。
4. 寄存器分配
   在寄存器计算机中，寄存器分配是一个重要问题。请基于以上程序，画出RIG并用图着色算法进行寄存器分配，将分配后的寄存器写入寄存器计算机代码。

答

.int x
.int y
.int z
; x = 1 + 2 + 3;
push 1
push 2
add
push 3
add
store x
; y = 4;
push 4
store y
; z = x + y;
load x
load y
add
store z

.int x
.int y
.int z
; x = 1 + 2 + 3;
movn 1, r1
movn 2, r2
add r1, r2, r3
movn 3, r4
add r3, r4, r5
store r5, x
; y = 4;
movn 4, r6
store r6, y
; z = x + y;
load x, r7
load y, r8
add r7, r8, r9
store r9, z

3. 主要区别：

• 指令特点：栈式计算机基于栈操作，将操作数都存储在栈里，只能对栈顶的元素进行操作；寄存器计算机基于寄存器操作，将操作数都存储在寄存器里（假设无限多寄存器），能对所有寄存器里的元素进行操作。
• 效率：寄存器计算机更高效，因为寄存器访问速度快，且指令并行度更高；栈式计算机需要频繁栈操作，内存访问频繁。
• 资源使用：栈式计算机使用栈内存，资源成本低；寄存器计算机需要大量寄存器，资源成本高。

4. 先生成三地址码：

1: t = 1 + 2;
2: x = t + 3;
3: y = 4;
4: z = x + y;

再进行活性变量分析：

然后画出RIG图：

然后画寄存器分配图：

最后是寄存器分配好的寄存器计算机代码：

.int x
.int y
.int z
; x = 1 + 2 + 3;
movn 1, r1
movn 2, r2
add r1, r2, r1
movn 3, r2
add r1, r2, r1
store r1, x
; y = 4;
movn 4, r2
store r2, y
; z = x + y;
load x, r1
load y, r2
add r1, r2, r1
store r1, z