Алексей Молчанов - Системное программное обеспечение. Лабораторный практикум

Кроме функций, реализующих алгоритмы оптимизации, модуль TrdOpt содержит две структуры данных:

• TConstInfo – для хранения информации о значениях переменных;

• TDepInfo – для хранения информации о числах зависимости переменных.

Обе эти структуры построены на основе структуры TAddVarInfo, описанной в модуле TblElem (этот модуль был создан при выполнении лабораторной работы № 1), и предназначены для хранения информации, связанной с переменной в таблице идентификаторов.

Структура TConstInfo хранит информацию о значении переменной, если оно известно. Она используется в алгоритме оптимизации методом свертки объектного кода.

Структура TDepInfo хранит информацию о числе зависимости переменной. Она используется в алгоритме оптимизации методом исключения лишних операций.

Каждая из этих структур имеет одно поле, которое и предназначено для хранения информации. Для доступа к этому полю используются виртуальные функции и связанные с ними свойства, которые переопределяют функции и свойства типа данных TAddVarInfo.

Эти структуры данных создаются по мере выполнения соответствующих алгоритмов и уничтожаются после завершения их выполнения.

Теперь можно сравнить два подхода к хранению дополнительной информации:

1. Хранение информации внутри структур данных (реализовано для триад).

2. Хранение внутри структур данных только ссылок (указателей), а самой информации – во внешних структурах.

Первый подход имеет следующие преимущества:

• доступ к хранимой информации осуществлять проще и быстрее;

• нет необходимости работать с динамической памятью, выделять и освобождать ее по мере надобности.

В то же время первый подход имеет ряд недостатков:

• при хранении разнородной информации оперативная память расходуется неэффективно, будут появляться неиспользуемые поля данных на разных стадиях компиляции;

• обеспечивается меньшая гибкость в обработке информации.

Второй подход имеет следующие преимущества:

• можно хранить разнородную информацию в зависимости от потребностей на каждой стадии компиляции;

• оперативная память расходуется только на хранение необходимой информации и только тогда, когда она действительно используется;

• обеспечивается более гибкая обработка информации (например, легко реализуется понятие «отсутствие данных» в алгоритме оптимизации методом свертки объектного кода через пустую ссылку nil).

Но и он имеет ряд недостатков:

• использование ссылок увеличивает время доступа к хранимой информации, что может быть важно при обработке компилятором больших объемов данных;

• использование ссылок требует работы с динамической памятью, выделения и освобождения памяти по мере использования информации, что расходует время и ресурсы ОС.

Какой подход выбрать в каждом конкретном случае, решает разработчик компилятора, принимая во внимание их достоинства и недостатки. Здесь проиллюстрирована реализация обоих подходов: первого – для идентификаторов (переменных) в лабораторных работах № 1 и 4, второго – для триад в лабораторной работе № 4. Почему были выбраны именно эти подходы, было описано ранее и для переменных, и для триад.

Алгоритмы оптимизации реализованы в модуле TrdOpt в виде двух процедур:

• OptimizeConst – для оптимизации методом свертки объектного кода;

• OptimizeSame – для оптимизации методом исключения лишних операций.

Обе процедуры принимают на вход один параметр – список триад. Все необходимые операции выполняются над этим списком, поэтому результатом их работы будет тот же самый список, в котором некоторые триады изменены, а другие заменены на триады специального вида:

• С (TRDC) – при оптимизации методом свертки объектного кода;

• Same (TRDSAME) – при оптимизации методом исключения лишних операций.

Триады специального вида можно удалить из общего списка триад с помощью функции удаления триад заданного типа (DelTriadTypes), которая была описана в модуле Triads. В принципе, нет необходимости выполнять это, так как на порождаемый объектный код эта операция никак не влияет – триады специального вида не порождают никакого кода, но для иллюстрации работы алгоритмов оптимизации такая операция полезна.

Процедуры OptimizeConst иOptimizeSame реализуют алгоритмы оптимизации, которые были описаны в разделе «Краткие теоретические сведения», поэтому в дополнительных пояснениях не нуждаются.

Можно отметить только, что для хранения информации, связанной с переменными (значения переменных и числа зависимости переменных), эти процедуры используют непосредственно таблицу идентификаторов. И в этом случае проявляются преимущества того, что в триадах в качестве ссылки на переменную используется именно ссылка на таблицу идентификаторов, а не на имя переменной. Эффективность прямого обращения в таблицу за требуемым значением намного выше, чем поиск переменной по ее имени. Это справедливо для любых операций, выполняемых компилятором на этапах подготовки к генерации кода, генерации кода и оптимизации.

Кроме перечисленных модулей необходим еще модуль, обеспечивающий интерфейс с пользователем. Этот модуль (FormLab4) реализует графическое окно TLab4Form на основе класса TForm библиотеки VCL и включает в себя две составляющие:

• файл программного кода (файл FormLab4.pas);

• файл описания ресурсов пользовательского интерфейса (файл FormLab4.dfm).

Модуль FormLab4 построен на основе модуля FormLab3, который использовался для реализации интерфейса с пользователем в лабораторной работе № 3. Он содержит все данные, управляющие и интерфейсные элементы, которые были использованы в лабораторных работах № 2 и 3. Такой подход оправдан, поскольку первым этапом лабораторной работы № 4 является лексический анализ, который выполняется модулями, созданными для лабораторной работы № 2, а вторым этапом – синтаксический анализ, который выполняется модулями, созданными для лабораторной работы № 3.

Кроме данных, используемых для выполнения лексического и синтаксического анализа так, как это было описано в лабораторных работах № 2 и 3, модуль содержит поле listTriad, которое представляет собой список триад. Этот список инициализируется при создании интерфейсной формы и уничтожается при ее закрытии. Он также очищается всякий раз, когда запускаются процедуры лексического и синтаксического анализа.

Кроме органов управления, использованных в лабораторной работе № 3, интерфейсная форма, описанная в модуле FormLab4, содержит органы управления для генератора списка триад лабораторной работы № 4: