2006/10/26 山下 諒蔵 佐藤 春旗 前田 俊行 大山 恵弘 佐藤 秀明 住井 英二郎

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1 2006/10/26 山下 諒蔵 佐藤 春旗 前田 俊行 大山 恵弘 佐藤 秀明 住井 英二郎
コンパイラ演習 第 4 回 2006/10/26 山下 諒蔵 佐藤 春旗 前田 俊行 大山 恵弘 佐藤 秀明 住井 英二郎

2 今日の内容 仮想マシンコード生成 よりアセンブリに近い、 計算機のメモリを意識したコードに変換 関数呼び出し規約

3 仮想マシンコード 生成

4 クロージャ変換後のコード アセンブリ言語とはまだ隔たりがある データ構造の操作に伴うメモリ操作が 明示的でない レジスタが明示的でない
データ構造の操作に伴うメモリ操作が 明示的でない レジスタが明示的でない 関数呼び出しに伴う変数の退避・回復が明示的でない if-then-else がある

5 MinCaml における今後の変換 データ構造の操作に伴う メモリ操作の明示化 → virtual.ml
レジスタの明示化 → regalloc.ml 関数呼び出しに伴う 変数の退避・回復の明示化 → regalloc.ml if-then-else をラベルとブランチに変換 → emit.ml

6 MinCaml の仮想マシンコード （virtual.ml と regalloc.ml の間）
メモリ操作が明示的 レジスタが非明示的 レジスタが無限個 変数の退避・回復が非明示的 if-then-else あり

7 MinCaml における 仮想マシンコード生成 (1)
以下の処理を行う命令列を生成 クロージャ作成 クロージャからの値の読み出し タプル作成 タプルからの値の読み出し 配列の値の読み出し・書き込み let 式を命令の列に変換

8 MinCaml における 仮想マシンコード生成 (2)
関数の引数を浮動小数とそれ以外に分離 後のフェーズのための準備 等号・不等号プリミティブを浮動小数用とそれ以外用に分離 型情報を利用 浮動小数定数テーブルを作成

9 関数呼び出し規約

10 関数呼び出し規約 関数を呼び出すコードと 呼び出される関数のコードとの間の約束事 関数呼び出し時に各レジスタが保持すべき値
関数を呼び出すコードと 呼び出される関数のコードとの間の約束事 関数呼び出し時に各レジスタが保持すべき値 関数呼び出し時の、あるべきメモリの状態 呼び出された関数によるレジスタ・メモリへの変更の仕方 各コンパイラ・アーキテクチャごとに 大体決まっている

11 関数呼び出し規約 (例): レジスタの使い方
汎用レジスタ： R0 から Rn-1 まで n 個 返り番地用レジスタ： Rret ヒープポインタ用レジスタ： Rhp スタックポインタ用レジスタ： Rsp

12 関数呼び出し規約 (例): 呼び出す側 生きている変数の値をスタックに退避する
呼び出される関数のクロージャのアドレスを R0 に入れる (クロージャを通じて呼び出す場合) 引数を R1, R2, R3, … に入れる 返り番地を Rret に入れる クロージャから、呼び出される関数のアドレスを取り出す (クロージャを通じて呼び出す場合) 呼び出される関数のアドレスにジャンプする 生きている変数の値をスタックから回復する

13 関数呼び出し規約（例）： 呼び出される側 R0 の指すクロージャから自由変数の値を取り出す（自由変数がある場合）
R1, R2, R3, … を引数として関数本体を実行する 返り値を R0 に入れる Rret にジャンプする

14 レジスタの使い方の例: SPARC g0 不使用: 常に値が0なので g1～g7 不使用: ライブラリの都合
o0～o5 一般レジスタとして使用（R13～R18） o6 不使用: OSやデバッガのため o7 Rret l0～l7 一般レジスタとして使用（R5～R12） i0, i1 Rsp, Rhp i2～i5 一般レジスタとして使用（R1～R4） i6, i7 不使用: OSやデバッガのため （※ 標準とは異なるので、main 関数や外部関数 にはスタブが要る）

15 レジスタの使い方の例: POWER r0 不使用: 命令によっては値が0なので r2 不使用: ライブラリの都合
r3～r30 一般レジスタとして使用（R1～R28） r1,r31 Rsp, Rhp LR Rret （※ 標準とは異なるので、main関数や外部関数 にはスタブが要る）

16 Callee-save register を導入する手もある
各レジスタを caller 側で保存・復元するかcallee 側で保存・復元するかは規約しだい Callee-save register は 小さい関数、leaf 関数で特に効く

17 メモリの使い方（例） ヒー プ Rhp 未使 用 Rs p Rretの退避 先 スタッ ク 汎用レジスタの退避 先 関数フレーム lo w
hig h

18 共通課題 Web 検索エンジンや GCC などを利用してPOWER 以外のアーキテクチャで 標準の関数呼び出し規約が どうなっているか、 （少なくとも）一つ調べて述べよ。

19 課題の提出先と締め切り 提出先: compiler-enshu@yl.is.s.u-tokyo.ac.jp
締め切り: 2 週間後 (11/9) の午後 1 時 Subject: Report 4 <学籍番号> <アカウント> 本文にも氏名と学籍番号を明記のこと