compiler-construction - 在堆垛机中处理临时物

Question

我一直在尝试理解 MIPS 堆栈机器的代码生成，其中有一个累加器寄存器用于存储操作结果，指令的第二个操作数必须从堆栈中弹出。大多数讲座和视频似乎都在谈论像这样的指令序列 x + (y + z) 然后继续解释 x 将如何被插入堆栈然后 y 跟随我将 z 加载到累加器......等等

但是，我对这种情况有点困惑。假设没有对以下代码进行常量折叠等优化。

A = 2 + 3
X = 1 + 1
....  // More random instructions
B = 4 + 5
C = A + 2
D = B + 1
E = C + D

所以在这个指令序列中，每个操作的结果不会在下一个指令中使用。所以我的猜测是必须将它们插入堆栈。问题是如何取回它们？例如 A 已经被计算出来。现在是否为 A 维护了一个符号表，说明它的值被压入堆栈的位置？如果是这样，这对于 SSA IR 会很好地工作，但是在存在控制流的情况下没有 SSA 它如何工作？我知道 MIPS 有 lw 和 sw 指令，这些指令需要一个偏移量来加载，但假设底层架构不支持这种指令。在那种情况下，每当我们必须检索 A 时，我们是否会弹出 A 顶部的所有值？

如果我的问题足够清楚，我将不胜感激任何有关其工作原理的反馈。

Answer 1

如果你的计算实际上是纯函数式的(变量只被分配一次)，那么你总是可以将计算安排为一个表达式树(其中变量赋值消失了)并用堆栈机器以明显的方式评估它并且没有其他的。您仍然需要一条指令将已初始化变量的值压入堆栈，即可以引用堆栈外部区域的内容。

这很好，但不现实。大多数语言都有用于副作用的赋值，以记住状态；编译器可能会检测到您有一个公共(public)子表达式，计算结果，存储到临时对象中以供以后使用等。显然，如果不使简单的堆栈机器评估过程变得更加复杂，则此类分配的目标内存位置不能在堆栈中，这避免了它的美观并且可能会损害性能。 (如果我们认真追求性能，我们会使用套准机)。

最终需要“长期存储”的变量(相对于堆栈机器指令的某些子序列的评估持续时间)需要存储在堆栈“外部”的内存中。编译器可以为每个变量名分配一个在该外部区域中的唯一位置；小心地，它可以以一种方式分配这样的位置，即同时不“事件”的变量可以使用相同的内存位置，从而最大限度地减少外部区域的大小。您已经需要一条指令来从堆栈外部加载值(“push”)；任何现实的架构都会相应地具有将最高值存储到该区域的指令(“pop”)。

一些堆栈机器架构允许压入任何已经在堆栈中的操作数；很容易概括为存储到堆栈中已有的任何操作数(槽)中。这只是“栈内”和“栈外”的混合体；您始终可以将堆栈的远处“底部”作为您只能以非堆栈方式使用的区域。但这只是模拟“栈外”。