OBJETIVOS

• Describir las instrucciones del código intermedio del compilador de Tinto
• Describir el proceso de generación de código intermedio en el compilador de Tinto.

CÓDIGO A UTILIZAR

Las clases asociadas a la generación de código intermedio en el compilador de Tinto están contenidas en el paquete tinto.code.

El código de esta práctica es el siguiente:

• Código de la práctica

EL CÓDIGO INTERMEDIO DEL COMPILADOR DE TINTO

El compilador de Tinto utiliza un código intermedio propio formado por un total de 23 instrucciones. Se trata de un código de tres direcciones que se almacenan en los campos target, source1 y source2. Las instrucciones utilizadas son las siguientes:

• LABEL

Describe una etiqueta a la que se puede saltar. El campo target almacena el identificador de la etiqueta.

• ASSIGN

Describe una instrucción de asignación. El campo target almacena la referencia a la variable de destino y el campo source1 almacena el origen de la asignación, que puede ser una referencia a una variable o un valor constante (un literal).

• ADD

Describe una instrucción de suma. El campo target almacena la referencia a la variable de destino y los campos source1 y source2 almacenan los operandos.

• SUB

Describe una instrucción de resta. El campo target almacena la referencia a la variable de destino y los campos source1 y source2 almacenan los operandos.

• MUL

Describe una instrucción de multiplicación. El campo target almacena la referencia a la variable de destino y los campos source1 y source2 almacenan los operandos.

• DIV

Describe una instrucción de división. El campo target almacena la referencia a la variable de destino y los campos source1 y source2 almacenan los operandos.

• MOD

Describe una instrucción de módulo. El campo target almacena la referencia a la variable de destino y los campos source1 y source2 almacenan los operandos.

• INV

Describe una instrucción de cambio de signo. El campo target almacena la referencia a la variable de destino y el campo source1 almacena el operando.

• AND

Describe una instrucción de conjunción lógica (and). El campo target almacena la referencia a la variable de destino y los campos source1 y source2 almacenan los operandos.

• OR

Describe una instrucción de disyunción lógica (or). El campo target almacena la referencia a la variable de destino y los campos source1 y source2 almacenan los operandos.

• NOT

Describe una instrucción de negación lógica (not). El campo target almacena la referencia a la variable de destino y el campo source1 almacena el operando.

• JUMP

Describe una instrucción de salto incondicional. El campo target almacena el identificador de la etiqueta de salto.

• JMPEQ

Describe una instrucción de salto condicionado a la igualdad entre los operandos. El campo target almacena la etiqueta de salto. Los campos source1 y source2 contienen las referencias a los datos que hay que comparar. Si source1 es igual que source2 se producirá el salto.

• JMPNE

Describe una instrucción de salto condicionado a la desigualdad entre los operandos. El campo target almacena la etiqueta de salto. Los campos source1 y source2 contienen las referencias a los datos que hay que comparar. Si source1 es distinto a source2 se producirá el salto.

• JMPGT

Describe una instrucción de salto condicionado a la comparación "mayor". El campo target almacena la etiqueta de salto. Los campos source1 y source2 contienen las referencias a los datos que hay que comparar. Si source1 es mayor que source2 se producirá el salto.

• JMPGE

Describe una instrucción de salto condicionado a la comparación "mayor o igual". El campo target almacena la etiqueta de salto. Los campos source1 y source2 contienen las referencias a los datos que hay que comparar. Si source1 es mayor o igual que source2 se producirá el salto.

• JMPLT

Describe una instrucción de salto condicionado a la comparación "menor". El campo target almacena la etiqueta de salto. Los campos source1 y source2 contienen las referencias a los datos que hay que comparar. Si source1 es menor que source2 se producirá el salto.

• JMPLE

Describe una instrucción de salto condicionado a la comparación "menor o igual". El campo target almacena la etiqueta de salto. Los campos source1 y source2 contienen las referencias a los datos que hay que comparar. Si source1 es menor o igual que source2 se producirá el salto.

• JMP1

Describe una instrucción de salto condicionado a un valor booleano. El campo target almacena la etiqueta de salto. El campo source1 contiene la referencia al dato booleano. Si source1 es 1 (codificación de true) se producirá el salto.

• PARAM

Describe una instrucción de almacenamiento de un parámetro de llamada a una función. Antes de realizar la llamada a la función es necesario evaluar los parámetros y almacenar sus valores. El campo target contiene el valor a almacenar. El campo source1 contiene el índice del parámetro, es decir, su posición en la llamada a la función.

• CALL

Describe una instrucción de llamada a una función. El campo source1 contiene el identificador de la función (la etiqueta de comienzo de la función). El campo target indica la variable en la que se almacenará el valor de retorno de la función. Los parámetros de la llamada deben ser almacenados previamente con instrucciones PARAM.

• RETURN

Describe una instrucción de retorno de una función. El campo target contiene la referencia al dato a devolver.

• PRECALL

Describe una instrucción de preparación de una llamada a función. El campo target contiene el número de parámetros que tendrá la llamada. El proceso de llamada a una función comienza indicando el número de parámetros de la llamada (PRECALL), a continuación se calculan los valores de los parámetros y se almacenan en su posición (PARAM) y por último se realiza la llamada (CALL).

REPRESENTACIÓN DE INSTRUCCIONES EN CÓDIGO INTERMEDIO

El paquete tinto.code contiene las siguientes clases dedicadas a representar las instrucciones en código intermedio:

• tinto.code.CodeConstants

Se trata de una interfaz que define las constantes que identifican los tipos de instrucciones del código intermedio.

• tinto.code.CodeAddress

Clase abstracta que describe una dirección en el código de tres direcciones. Las direcciones utilizadas en las instrucciones pueden ser etiquetas, literales (valores constantes) y referencias a variables.

• tinto.code.CodeLabel

Subclase de CodeAddress. Define una etiqueta que puede ser utilizada como campo en las instrucciones del código intermedio.

• tinto.code.CodeLiteral

Subclase de CodeAddress. Define un valor constante (un literal) que puede ser utilizado como campo en las instrucciones del código intermedio. El valor de la constante se almacena en formato hexadecimal.

• tinto.code.CodeVariable

Subclase de CodeAddress. Define una referencia a una variable que puede ser utilizada como campo en las instrucciones del código intermedio. La generación de código intermedio transforma los nombres de las variables para evitar las duplicidades. El nombre original de la variable (descrita inicialmente en un objeto tinto.ast.struct.Variable) se almacena en el campo des. El nuevo nombre se almacena en el campo name. Los nombres de las variables en código intermedio son "local_i" (para las variables locales), "arg_i" (para los argumentos) y "tmp_i" (para las variables temporales). La clase contiene también información necesaria para el generador de código ensamblador (posición que ocupará en el registro de activación o registro del procesador en el que se almacenará).

• tinto.code.CodeInstruction

Clase que representa una instrucción en código intermedio. El campo kind indica el tipo de instrucción (alguno de los códigos definidos en CodeConstants). Los campos target, source1 y source2 contienen las tres direcciones de la instrucción. El campo comment se utiliza para generar un comentario asociado a la instrucción que pretende describir la instrucción en un formato más interpretable.

• tinto.code.CodeInstructionList

Describe una lista de instrucciones. Esta clase facilita la generación del código intermedio al desarrollar la concatenación de listas de instrucciones o la inclusión de nuevas instrucciones a la lista.

GENERACIÓN DE CÓDIGO INTERMEDIO

El analizador semántico del compilador de Tinto genera como resultado una clase tinto.ast.struct.LibraryDeclaration que almacena toda la información reconocida en un archivo fuente escrito en lenguaje Tinto. El objetivo del generador de código intermedio es transformar esta representación en una nueva representación basada en instrucciones de código intermedio. El resultado de la generación será un nuevo objeto tinto.code.LibraryCodification.

La clase tinto.code.LibraryCodification contiene los campos name, que almacena el nombre de la biblioteca, imported, con la lista de bibliotecas importadas, y function, que almacena una representación de las funciones que ya han sido transformadas a código intermedio. Además de los métodos get..() y set..(), la clase contiene el método print() que genera una descripción del código intermedio sobre un archivo.

La clase tinto.code.FunctionCodification describe el código intermedio asociado a una función de una biblioteca escrita en Tinto. El campo label almacena la etiqueta que identifica a la función y que coloca como etiqueta inicial en el código. El campo type indica el tipo de dato que devuelve la función. Los campos labelcount y tmpcount son contadores que se utilizan para generar nombres de etiquetas y variables temporales al generar el código. Los campos arg y var contienen las referencias a los argumentos y variables (locales y temporales) de la función. El campo astvar mantiene la desipción de variables contenida en el árbol de sintaxis abstracta. Esta lista se mantiene para poder localizar el objeto CodeVariable asociado a cada objeto Variable del árbol de sintaxis abstracta. Por último, el campo list contiene la lista de instrucciones que desarrolla la función en código intermedio. Además de los métodos get..() y set..() la clase contiene el método print(), que genera la representación de la función sobre un archivo, y el método getFrameSize(), utilizado en la generación de código ensamblador para generar el registro de activación de la función.

La clase tinto.code.CodeGenerator es la encargada de generar el código intermedio en el compilador de Tinto. El método generateLibraryCodification() es el único método público de la clase y se encarga de crear un objeto LibraryCodification a partir de un objeto Library. Para ello realiza llamadas al método generateFunctionCode(), que crea objetos FunctionCodification a partir de objetos Function. La clase contiene numerosos métodos que se dedican a generar el código intermedio asociado a las diferentes estructuras del árbol de sintaxis abstracta. Entre estos métodos destacan lo métodos genéricos para generar el código asociado a una instrucción, a una expresión y a una condición. El método generateCodeOfStatement() obtiene el código asociado a una instrucción en forma de objeto CodeInstructionList. El método generateCodeForExpression() almacena el código asociado a una expresión en el parámetro codelist y devuelve la referencia a la variable que almacena el resultado de la expresión. El método generateCodeForCondition() obtiene el código asociado a una condición y requiere el paso de las etiquetas LabelTrue y LabelFalse como argumentos de la llamada.

Para que el compilador genere los archivos de código intermedio se ha modificado la clase tinto.TintoCompiler. En esta clase se ha incluido un nuevo método createCode() que genera el código intermedio asociado a un objeto LibraryDeclaration y lo almacena como un archivo con la extension ".tmc". El método main() de la clase se ha ampliado para crear un objeto  CodeGenerator  y generar el código de todas las bibliotecas importadas en la tabla de símbolos.

ESTRUCTURAS DEL CÓDIGO

La generación de código intermedio hace un recorrido por las instrucciones de cada función (objetos Statement definidos en el cuerpo de los objetos Function) generando una traducción de estas instrucciones a código intermedio (CodeInstructionList). Para realizar esta traducción en ocasiones es necesario crear nuevas etiquetas de salto (llamadas a la función getNewLabel()) o nuevas variables temporales (llamadas a getNewTemp()). A continuación se describe la estructura que tiene el código intermedio que se genera como traducción a las diferentes instrucciones, expresiones y condiciones utilizadas en Tinto.

• Estructura asociada a la instrucción IF-THEN

  

• Estructura asociada a la instrucción IF-THEN-ELSE

  

• Estructura asociada a la instrucción WHILE

  

• Estructura asociada a la instrucción RETURN

  

• Estructura asociada a la instrucción ASIGNACIÓN

  

• Estructura asociada a la expresión LITERAL (de tipo int, char o boolean)

  

• Estructura asociada a una expresión booleana

  

• Estructura asociada a una expresión aritmética unaria (cambio de signo)

  

• Estructura asociada a una expresión aritmética binaria

  

  La instrucción op puede ser ADD, SUB, MUL, DIV o MOD.

• Estructura asociada a una expresión de llamada a una función

  

  La instrucción PRECALL reserva la memoria para los argumentos de la llamada. Cada argumento debe generar el código asociado al cálculo de su valor y una instrucción PARAM. La instrucción CALL contiene la etiqueta de inicio de la función a la que se llama y la variable en la que se almacena el resultado de la función

• Estructura asociada a una expresión de referencia a una variable

  

• Estructura asociada a una condición formada por el literal TRUE

  

• Estructura asociada a una condición formada por el literal FALSE

  

• Estructura asociada a una condición formada la negación de otra condición

  

• Estructura asociada a una condición formada el AND entre dos condiciones

  

• Estructura asociada a una condición formada el OR entre dos condiciones

  

• Estructura asociada a una condición formada por la comparación entre dos expresiones

  

  La instrucción op puede ser JMPEQ, JMPNE, JMPGT, JMPGE, JMPLT o JMPLE.

• Estructura asociada a una condición formada por una expresión booleana (una variable o una llamada a una función)