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Code Generierung

Optimization

• Zwischendarstellung (AST) transformieren für effizienteren Code
• z.B konstante Expressions, leere Statement-Blöcke, etc.
• Wird bei uns noch ausgelassen
• Kann auch später, z.B. im JIT geschehen

Intermediate Language

• Ziel bei uns: Erzeugung von Code für eine VM
• Zwischendarstellung ist die Schnittstelle zum "Backend", in diesem Fall eine Runtime
  • Mehrere Frontends: Multi-Language
  • Mehrere Backends: Multi-Platform

Unsere Zielmaschine

• Subset von .NET IL
• Virtueller Stack-Prozessor
  • Keine Register
• "goto"-machine
  • Keine loops, nur "flacher" Code mit Branches
• Metadaten: Was sind unsere Klassen, Variablen, Typen, etc.?
  • U.a. für Linking, Querreferenzen von anderen Libraries / Binaries
  • Referenzen für GC

Virtual Stack Machine

• Stack in der Prozedur
• Operanden lesen (pop) und Ergebnis schreiben (push)
  • Erster Pop ist right-hand-side der Operation
• Jede Instruktion hat gewisse Anzahl Pops und Pushes
• Stack ist vor und nach der Methode "leer"
  • Kann auch alles in einem Stack ausgeführt werden
• Lokale Variablen / Parameter werden durchnummeriert
• Beispiel Auswertung: x = x * (7 + 11)
• Im Unterschied zu Java / .NET haben wir konkrete Boolean-Werte
  • Sonst wären es 0/1 integers
  • and und or-Operators müssen mit Branches nachgebaut werden (äquivalent zu if-else)
• Beispiel Boolean: b = !a

Kontrollfluss

• Branch to Label Instruktionen
• Conditional Instruktionen (z.B. brfalse), um zu anderen Branches zu springen

IL-Generierung

• Builder Pattern
• Serialisierung in XML (bei uns, für Komfort)
• Zuerst Metadaten mit Symboltabelle erstellen
• AST Traversieren mit Visitor und Instruktionen erzeugen
• Labels werden zuerst erstellt (CreateLabel()) und erst später an den IL-Code "attached" (SetLabel())
• Labels werden am Schluss übersetzt in relative Sprungstellen (in Anzahl Instruktionen)

Code-Templates

• Mit Pattern-Matching Muster im AST erkennen
• z.B. wenn + kommt, generieren wir add
• Post-Order-Traversierung und jeweils Pattern erkennen
• Kleine Optimierungen möglich
• Pattern-Erkennung schwieriger, z.B. um if und if-else zu unterscheiden
• Binäre Operatoren mit Booleans als if-else behandeln