C編譯器剖析_6.3.2 匯編代碼生成_由EmitAssign函數產生算術運算的匯編代碼

6.3.2  由EmitAssign函數產生算術運算的匯編代碼

   在這1小節中，我們要討論的中間指令形如“t1: a+b;”或“t2:&number”，這些指令用于進行1元或2元算術運算，并把運算結果保存在臨時變量t1或t2中。UCC中間指令的格式以下所示：

         <運算符opcode，目的操作數DST，源操作數SRC1，源操作數SRC2>

         <ADD，t1，a，b>           //  t1: a+b;

         <ADDR，t2，number，NULL>  // t2: &number;

    由于在1條x86匯編指令中，最多只允許出現2個操作數，而中間指令“DST:SRC1+SRC2”有3個操作數，我們需要產生多條x86匯編指令來實現該中間指令。在匯編指令中，整數加法運算對寄存器沒甚么特別要求，我們可按以下步驟來處理：

   (1) 調用AllocateReg函數順次為SRC1、SRC2和DST分配寄存器。DST是用于保存運算結果的臨時變量，必定可分配到1個寄存器，無妨記為R0。而如果SRC1和SRC2不是臨時變量，則沒有分配到寄存器。

   (2) 若DST和SRC1對應的寄存器不1樣，我們可產生1條movl指令，把SRC1的值傳送到寄存器R0中。

   (3) 產生加法指令，進行SRC2和R0的加法，并把結果存于寄存器R0中。

   按這樣的思路，我們可為“t1 : a+b;”產生以下匯編代碼：

movl  a,  %eax

addl  b,  %eax

    而形如“t2: &number”的中間指令只有兩個操作數，在上述第(1)步中，我們就沒必要為

SRC2分配寄存器，其他的步驟類似，我們可為“t2: &number”產生以下匯編代碼：

         leal  a,  %ecx

    不過，有些x86匯編指令對寄存器有特定的要求，比如整數的乘法運算就要求源操作數SRC1的值被加載到寄存器eax中。而整數的除法運算或取余運算，要求源操作數SRC1的值被加載到eax中，如果要進行的是有符號數的除法運算，則寄存器edx的所有位都被設置為SRC1的符號位；如果要進行的是無符號數的除法運算，則寄存器edx被置為全0。例如我們可為中間指令“t3: a /b;”產生以下匯編代碼，其中a和b為有符號整數。

         movl a, %eax   //把SRC1加載到eax

         cdq            //把符號位擴大到edx寄存器

         idivl  b    //進行除法運算[edx: eax] / SRC2，商存于eax，余數存于edx,

                     //此時eax中的值就是臨時變量t3的值

     在x86“左移或右移”的匯編指令中，如果要把左移或右移的位數寄存于寄存器中，則必須使用單字節寄存器cl，以下所示：

         int  a, c;  char  len = 3;

         c = a <<len;

         ////中間代碼//////////////

         t4 : (int)(char)len;       //把char提升為int

         t5 : a << t4;

         c = t5;

     對應的匯編代碼以下所示，我們可以看到，在匯編指令“shll  %cl，%edx”中，我們是用單字節寄存器cl來寄存操作數len的值。

         movsbl  len,  %eax      // t4 : (int)(char)len;

         movl  %eax,  %ecx       //t5: a << t4

         movl  a,  %edx

         shll  %cl,  %edx

         movl  %edx,  c          // c = t5;

     有了這些基礎后，我們可以來討論1下“為算術運算生成匯編代碼”的函數EmitAssign，如圖6.3.5所示。第47至56行用于處理對寄存器沒有特別要求的2元運算，形如“DST:SRC1+SRC2;”。第44至45行用于處理形如“DST: ~SRC1”的1元運算，此時我們沒必要為SRC2分配寄存器。第33至43行用于為左移或右移指令里的SRC2分配寄存器ecx，并在第39行把SRC2加載寄存器ecx，以后在第41行把SRC2改成單字節寄存器cl，即4字節寄存器ecx的低8位。

圖6.3.5  EmitAssign()

     圖6.3.5第8至32行用于為整數乘法、除法和取余運算產生匯編指令，第11至16行把SRC1的值暫存于寄存器eax中，第17行把edx寄存器的值回寫到內存中，我們會在[edx:eax]中寄存經符號位擴大后的SRC1。第19至24行用于為SRC2分配必要的寄存器，第26行產生匯編指令來進行乘法或除法運算，以后寄存器eax中寄存的是“乘法運算的結果”或“除法運算的商”，而寄存器edx中寄存的是“除法運算的余數”，第27至31行用于記錄“寄存運算結果的臨時變量DST對應的寄存器為edx或eax”。

     由于浮點數運算的匯編指令與整數不同，我們需要在圖6.3.5第4行調用EmitX87Assign函數，來對浮點數算術運算進行處理。我們先舉1個例子來講明，對形如“DST: SRC1+SRC2”的2元浮點數運算來講，我們可按以下步驟來生成匯編代碼：

   (1)若SRC1不在x87棧頂寄存器中，則先對x87棧頂寄存器進行必要的回寫，然后把SRC1加載到x87棧頂寄存器中。

   (2)對x87棧頂寄存器與SRC2進行加法運算，結果存于x87棧頂寄存器中。

    按這個思路，我們可為浮點數中間指令“t6: d+e”產生以下匯編代碼：

flds  d     //把浮點數d從內存加載到x87棧頂寄存器

         fadds  e    //完成加法運算后，x87棧頂寄存器即為t6的值

    而對形如“DST：-SRC1”的1元運算來講，我們在上述第(2)步中，只要對x87棧頂寄存器進行1元運算便可，運算后的結果仍存于x87棧頂寄存器中。例如，我們可為“t7: -d”產生以下匯編代碼。

         flds  d     //把浮點數d從內存加載到x87棧頂寄存器

         fchs        //把符號位取反，x87棧頂寄存器即為t7的值

     現在，我們可以來分析1下“用于產生這些浮點運算匯編代碼”的函數EmitX87Assign，如圖6.3.6所示。如果SRC1還未加載到x87棧頂寄存器中，我們就通過第5行進行必要的回寫，然后在第6行把SRC1從內存加載到x87棧頂寄存器中。如果SRC1的值已在x87棧頂寄存器中，此時SRC1必為臨時變量，若SRC1還要在后續的中間指令中被使用，我們需要在第10行把SRC1的值回寫到內存中，由于進行浮點運算后，棧頂寄存器保存的是DST的值，而非SRC1的值。如果操作數SRC2就是SRC1，由于遇到形如第13行的模板“faddl  %2”時，我們要把x87棧頂寄存器與位于內存中的SRC2進行加法運算，而此時SRC2就是SRC1，因此我們也要在第10行把SRC1的值回寫到內存中。第15行根據匯編指令模板，調用PutASMCode函數產生浮點數運算的匯編指令。

圖6.3.6  EmitX87Assign()

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