C 到 MIPS 汇编 while 循环答案

【问题标题】：C to MIPS assembly while loopC 到 MIPS 汇编 while 循环
【发布时间】：2021-01-27 16:03:52
【问题描述】：

C 语言

while (save[i] == k) 
i += 1;

i→ $s3

k → $s5

base addr of save → $s6
        
          sll $t1, $s3, 2        #$t1 = 4*$s3
          add $t1, $t1, $s6      #$t1 = address of save[i]
          lw $t0, 0($t1)         #t0 = save[i]
          bne $t0, $s5, Exit     #$t0!=$s5 Exit
    Loop: addi $s3, $s3, 1       #i+=1
          addi $t1, $t1, 4       #point to next cell
          lw $t0, 0($t1)         #t0 = save[i]
          beq $t0, $s5, Loop     #$t0==$s5 loop again
    Exit:

我想问的是，addi $s3, $s3, 1这行是否必要？

因为，无论如何 $ t1 增加了 4。

【问题讨论】：

标签： c assembly while-loop mips

【解决方案1】：

C 代码和汇编代码实际上并不匹配。汇编代码已优化为使用指针而不是数组引用，并且循环的退出条件也已在循环外复制一次，从而允许循环结构使用更有效的 do while 循环（在迭代期间更有效，因为它与 while 循环的直接代码相比，在末尾保存一个无条件分支）。

请注意，这些优化不仅在汇编中可行，在 C 中也可行。

C 版本的程序集如下：

int *sp = save + i; // in C this addition is automatically scaled by 4
if ( *sp == k ) {
    do {
        i++;
        sp++;   // this C +1 is scaled so really is +4
    } while ( *sp == k );
}

当然，这在逻辑上等价于另一个。

你的问题是：我们需要i++;吗？

一个答案是：不，不在循环中。您是正确的，循环不使用 i 并且会访问数组的相同元素，并在与原始的更简单的 C 循环相同的点退出。

另一个答案是：是的，如果在循环之后使用i！ 这个循环做的很少，但会检查一些内存。我们不得不问：循环的目的是什么，如果不是为循环后面的一些代码设置i？这里循环的目的可能是计算重复项，这将导致 i 成为循环的“输出”/期望结果：在结束时包含重复项计数，并且运行下一条语句。

这就是为什么很难对小sn-ps代码进行推理的原因之一——本质上我们无法判断接下来会发生什么以及是否会使用i。但是如果不使用i，那么循环就没有任何价值了..

如果我们尝试将其放入编译器中，我们将不得不将 sn-p 更改为完整的函数。编译器不会接受小于函数的代码语句。

完整的函数定义是您可以提供给编译器的最小代码段（函数定义之外的代码 sn-ps 在 C 语言中不是合法的语句），并且包装使代码 sn-p 的环境清晰：

参数是给定的输入
局部变量是临时的，超出范围
返回值是预期的输出。

（当然也有副作用，比如排序比函数更持久的东西，或者创建比函数更持久的堆对象。）

包裹在一个函数中，然后我们可以确定地观察在循环之后是否使用了局部变量i。

当然，还有另一种方法可以在循环之后计算i 的值，而无需在循环期间递增它。在循环之后，以下语句将恢复 i 应该具有的值：

i = sp - save;  // NB: C pointer subtraction automatically descales

在汇编中，这将是减法，然后右移 2 以从字节差值到整数索引值。

（请注意，这些优化和转换很容易被淘汰，因此请检查工作。）

【讨论】：