C 到 MIPS 汇编 while 循环

Question

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，是否需要addi $s3, $s3, 1行？

因为，无论如何 $ t1 增加了 4。

Answer 1

C 代码和汇编代码实际上不匹配。 汇编代码已被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，在末尾保存了一个无条件分支）。

请注意，这些优化不仅在装配中是可能的，而且在 C 中也是可行的。

C版本总成如下：

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++; ?

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 memory。 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 ？ 在这里，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”/所需结果：在结束时包含重复项的计数，然后运行下一条语句。

这就是为什么很难对一小段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i没有被使用，那么循环就没有价值了..

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如果我们尝试将其放入编译器中，我们将被迫将代码片段更改为完整的 function。 编译器不会接受小于 function 的代码语句。

整个 function 定义是您可以提供给编译器的最小代码段（function 定义之外的代码片段不是 C 语言中的合法声明，并且环境为代码片段提供了清晰的包装）

• 参数是给定的输入
• 局部变量是临时变量和 scope 之外的 go
• 返回值是预期的输出。

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

包裹在 function 中，然后我们可以确定地观察循环后是否使用了局部变量i 。

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当然，还有另一种方法可以在循环之后计算i的值，而无需在循环期间增加它。 在循环之后，以下语句将恢复i应该拥有的值：

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 integer 索引值去缩放。

（请注意，这些优化和转换很容易被淘汰，因此请检查工作。）