言語プロセッサ
第10回目
平成25年12月9日
前回までにやったこと
• 言語プロセッサ(コンパイラ,インタープリタ)
• 処理過程の概要
• 字句解析
– 正規表現,トークン
– Flex(入門)
• 構文解析
– 文法(文脈自由文法,LL(1),LR(1) など)
– 括りだし,左再帰とその回避法,バックトラック
– First,Follow,構文解析表,予測的構文解析法
2
コード生成の概要
原始プログラム
目的コード
字句解析
構文解析
意味解析
中間コード生成
中間コード
コード生成
最適化
中間コード
3
もう一度具体例で確認
program daikei(input,output);
var abc,xyz,t:integer;
begin
write('abc xyz = ');
read(abc,xyz);
abc := xyz + abc * 123;
writeln('result = ',abc)
end.
4
abc := xyz + abc * 123;
• (読み込み)
5
abc := xyz + abc *123;
• トークンへの分解(字句解析)
( 変数1, abc )
( 代入記号, := )
( 変数2, xyz )
( 加算記号, + )
( 変数1, abc )
( 乗算記号, * )
( 定数1, 123 )
( 文区切り記号, ; )
6
abc := xyz + abc * 123
• (構文解析)
代入記号
変数1
加算記号
変数2
乗算記号
変数1
定数1
7
コード生成の概要
原始プログラム
目的コード
字句解析
構文解析
意味解析
中間コード生成
中間コード
コード生成
最適化
中間コード
8
意味解析
• 名前の宣言と使用との対応付け
例: int x, y;
float z;
x = z * y;
整数型 = 浮動小数点型 * 整数型
9
意味解析
例: int x, y;
float z;
x = z * y;
整数型 = 浮動小数点型 * 整数型
整数型 = 浮動小数点型*浮動小数点型
整数型 = 浮動小数点型
整数型 = 整数型
10
• 変数等の宣言された情報を参照する必要が
ある。
=> 記号表を用意しよう!
・名前 (spell)
・型 (int, float, …, struct char *, etc.)
・記憶域 (static, auto, …)
・その他 (const, etc.)
11
変数の場合(例)
•
•
•
•
•
•
型
大きさ(バイト数)
有効範囲
通常変数/仮引数
宣言の有無(暗黙宣言が許されている言語)
実行時に割り当てられるアドレス など
12
関数名・手続き名(例)
•
•
•
•
仮引数の個数および仮引数の型
戻り値の型(関数の場合)
有効範囲
コードの先頭番地(entry point)
13
定数名(例)
• 型
• 定数の内部表現
• アドレス
14
型名(例)
• 型の種別(int, float, array, structure, etc.)
• 型の種別ごとの情報
(arrayならば、添字の範囲、要素の型など)
15
記号表に対する操作
•
•
•
•
登録
参照
更新
削除
=>表探索問題(Table Search Problem)
16
記号表の操作は
• 速くなければならない
=>どうすればいいのか?
=> これ以降の議論は、
「データ構造とアルゴリズム」や
「計算可能性と計算量」など
の授業で学んでください。
17
探索アルゴリズム
•
•
•
•
•
線形探索法(改良版には番兵法)
2分探索法
ハッシュ法(ハッシング法)
2分最適木法
B木法 etc.
自分で作るときには、まず「線形探索」でOK。
その後、例えばhashing法にしてみよう。
18
中間言語
• 原始プログラムの構文解析結果は、
「解析木」である。
• 実際には、解析木とは異なる内部表現を
使うことも多い。
=>これを「中間言語」と呼ぶ。
19
中間言語とは
• コンパイラは、原始プログラムを目的プログラ
ムに変換する途中段階で、中間的なプログラ
ムを作る場合がある。これを「中間コード」あ
るいは、「中間言語プログラム」といい、これを
記述する言語を「中間言語」という。
20
中間言語
1.
2.
3.
4.
構文木
後置記法(Polish notation)
三つ組
四つ組
21
1.構文木
• (いままで幾つか例を見てきましたので省略)
22
2.後置記法
• 前置記法(prefix notation)
• 中置記法(infix notation)
• 後置記法(postfix notation)
23
2.後置記法
• 前置記法(prefix notation)
+ X Y
• 中置記法(infix notation)
X + Y
• 後置記法(postfix notation)
X Y +
24
練習問題
25
後置記法の長短
• 長所:
– 括弧が不要
– コード生成がし易い
– スタックを利用すると、インタープリタが容易に
実現可能(教科書pp.15-19参照のこと)
• 短所:
– 四つ組(後述)と比べ表現に融通性欠如
– そのため、最適化に不向き
26
3.三つ組
形式:
番号 (演算子,被演算子1,被演算子2)
例:
7.(+,X,15)
(意味) ⑦ ← X+15
二番地命令/コードともいう
27
例
A = 10 * B ー C / D
=>
①
②
③
④
(*,10,B)
( / ,C,D)
(ー,①,②)
(=,③,A)
28
4.四つ組
形式:
(演算子,被演算子1,被演算子2,結果の変数)
例:
(+,X,15,t)
(意味) t ← X+15
三番地命令/コードともいう
29
例
A = 10 * B ー C / D
=>
1.(*,10,B,t1)
2.( / ,C,D,t2)
3.(ー,t1,t2,A)
1と2の順序を入れ替えて
も、結果は変わらない!
最適な計算順序がある?
30
例2:X=(A+B-C)/(A+B)
練習問題
(まずは自分でやってみよう)
31
例2:X=(A+B-C)/(A+B)
(+,A,B,t1)
(ー,t1,C,t2)
(+,A,B,t3)
( / ,t2,t3,X)
32
例2:X=(A+B-C)/(A+B)
(+,A,B,t1)
(ー,t1,C,t2)
(+,A,B,t3)
( / ,t2,t3,X)
t1とt3は実は同じもの!
33
例2:X=(A+B-C)/(A+B)
(+,A,B,t1)
(ー,t1,C,t2)
( / ,t2,t1,X)
(最適化された!)
34
練習問題
今日の
練習問題
1. 式 x + y * ( z – w ) を
a.
b.
c.
d.
構文木
後置記法
三つ組 の列
四つ組 の列
として表せ。
出席用紙に答案を書いてください。
最後に、提出してもらいます。
35
コードの最適化
• コンパイル過程において、生成するコードを
改良することを「コード最適化」という。
では、「改良」とはどうすること?
36
最適化の内容(例)
1. コードを小さくする
2. 実行時の効率をよくする
3. 実行時の使用メモリを小さくする
一般には、2が重要視される。
37
コード最適化の手法
1.
2.
3.
4.
5.
共通部分の削除
複写伝播
不要コードの削除
ループ不変量の抽出とコード移動
演算子の強さの軽減 などなど
38
1.共通部分の削除
• A=B/(C+D)-(C+D);
( +, C, D, t1 )
( /, B, t1, t2 )
( +, C, D, t3)
( -, t2, t3, A)
39
1.共通部分の削除
• A=B/(C+D)-(C+D);
( +, C, D, t1 )
( /, B, t1, t2 )
( +, C, D, t3 )
( -, t2, t3, A )
( +, C, D, t1 )
( /, B, t1, t2 )
( -, t2, t1, A )
40
2.複写伝播
X = Y;
Z = X + 1;
W = X;
X = Y;
Z = Y + 1;
W = Y;
Yだけ。Xなし。
41
3.不要コードの削除
X = Y;
Z = Y + 1;
W = Y;
Z = Y + 1;
W = Y;
42
4.ループ不変量の抽出とコード移動
for ( i=0; i<100; i++ )
x[ i ] = 10 * a[ j ] + y[ i ];
w = 10*a[ j ];
for( i = 0; i < 100; i++ )
x[ i ] = w + y[ i ]
43
5.演算子の強さの軽減
Y = A*2
Y=A+A
44
コード生成の概要(再)
原始プログラム
目的コード
字句解析
構文解析
意味解析
中間コード生成
中間コード
コード生成
最適化
中間コード
45
お知らせ(1)
• 来週からPCを用いた演習をやります。
• PCを持参してください。
• Gcc, Flex, Bison, Antlrworks などを使って
いきます。事前に準備しください。
• 授業自体は、教壇のPC中心で行います。
• 周りの仲間とわいわいとやりましょう。
46
お知らせ(2) 試験に関して
• 試験日:平成23年1月27日(月)3限目(予定)
(試験時間は60分・持ち込み不可)
• 試験対策用の問題集を後日Webに挙げてお
きますので、十分良く練習しておいてください。
47
最後に
• 寒くなってきました,またインフルエンザの流
行時期になりました.手洗い,うがいをしまし
ょう.
• インフルエンザに罹ったら,病院へ行くととも
に,他人にうつさないためにも,自宅でしっか
りと療養してください.
• その際には,大学・先生に連絡すること.
• 病院で診断書をもらうことを忘れずに!
以上
48
ダウンロード

講義資料