ONP bez stosu

Patryk27
Moderator
  • Rejestracja:ponad 17 lat
  • Ostatnio:ponad rok
  • Lokalizacja:Wrocław
  • Postów:13042
0

Jestem w trakcie pisania prostego "kompilatora" i natknąłem się na problem:
Dotychczas mój ewaluator (to chyba poprawne określenie ;)) działał na zasadzie odwrotnej notacji polskiej; tzn.zamieniałem wyrażenie na ONP, a potem je po kolei ewaluowałem, więc np.z 2+2*2robiło się 2 2 2 * +, a potem zamiana na bytecode:

Kopiuj
ipush(2)
ipush(2)
ipush(2)
ipop(ei2)
ipop(ei1)
mul(ei1, ei2)
ipush(ei1)
ipop(ei2)
ipop(ei1)
ipush(ei1)

w tej chwili na stosie lądowała wartość 6
(oczywiście przy wyłączonej optymalizacji; dodałem prosty optymalizator który na żywo obliczał wyrażenia stałe, chodzi mi o pokazanie sposobu działania).
W kwestii wytłumaczenia:
ipush(int) - wrzucenie liczby typu int/integer na stos (dodatnia lub ujemna)
ipop(rejestr) - pobranie liczby typu int/integer ze stosu i wrzucenie jej do rejestru
mul(rejestr, wartość) - pomnożenie rejestru przez wartość i wrzucenie wyniku do rejestru
Rejestry dla liczb typu int to: ei1, ei2, ei3 oraz ei4.
Natomiast wracając do tematu: z tego co zauważyłem, "prawdziwe" kompilatory zrobiłyby to na zasadzie:

Kopiuj
mov(ei1, 2)
mov(ei2, 2)
mul(ei1, ei2)
add(ei1, 2)

I to jest moje pytanie: jak mając wyrażenie w formie 2+2*2 lub 2 2 2 * + wykonać zamianę kod podany powyżej?
ONP opiera się na stosie, podczas gdy z tego co zauważyłem, kompilatory korzystają z niego rzadko (a w każdym razie w prostych programach).


Wibowit
  • Rejestracja:prawie 20 lat
  • Ostatnio:około 9 godzin
1

Wirtualna maszyna Javy jest ZTCP maszyną stosową, więc jeśli generowałbyś bajtkod Javowy to maszyna Javy już by sobie zoptymalizowała to do wydajnej postaci.

Kompilatory kodu natywnego raczej w ogóle nie używają ONP, raczej stosują SSA (static single assignment), potem uwspólnianie wyrażeń, redukcja siły operatorów, itd a na koniec chyba jeszcze alokacja rejestrów za pomocą algorytmów kolorowania grafów.


"Programs must be written for people to read, and only incidentally for machines to execute." - Abelson & Sussman, SICP, preface to the first edition
"Ci, co najbardziej pragną planować życie społeczne, gdyby im na to pozwolić, staliby się w najwyższym stopniu niebezpieczni i nietolerancyjni wobec planów życiowych innych ludzi. Często, tchnącego dobrocią i oddanego jakiejś sprawie idealistę, dzieli od fanatyka tylko mały krok."
Demokracja jest fajna, dopóki wygrywa twoja ulubiona partia.
Patryk27
Ok, dzięki :) Poczytam coś o tym i zobaczymy co wyniknie. Przy okazji - masz może jakieś artykuły dotyczące kompilacji itp.?
Wibowit
kompilatorów uczyłem się tylko na studiach, ale w sumie to były chyba ze 3 semestry; niestety nic chyba mi się nie uchowało ze studiów, a dostępu już nie mam do materiałów na stronach wykładowców
Shalom
@Patryk27 jeśli interesuje cię teoria na ten temat to: http://kompilatory.agh.edu.pl/
Patryk27
@Shalom: dzięki, poczytam :)
Patryk27
Moderator
  • Rejestracja:ponad 17 lat
  • Ostatnio:ponad rok
  • Lokalizacja:Wrocław
  • Postów:13042
0

RS
  • Rejestracja:ponad 12 lat
  • Ostatnio:ponad 12 lat
  • Postów:8
1
Patryk27 napisał(a):

Tutaj coś ciekawego znalazłem:
http://wazniak.mimuw.edu.pl/index.php?title=Metody_realizacji_j%C4%99zyk%C3%B3w_programowania

A nie przyszło ci do głowy by redukować do listy, a potem ewaluować?

To co masz na dole :

Kopiuj
mov(ei1, 2)
mov(ei2, 2)
mul(ei1, ei2)
add(ei1, 2)

To po prostu : (zapis lispowy)
(+ (* 2 2) 2)

Widać wyraźnie, że w przy takim zapisie wykonuje się najpierw wyrażenie najbardziej zagnieżdżone (w wyrażeniach zachowuje się kolejność działań)

Np.: ( ^ - potęga )

1 + a * 2 + b * ( 3 - c * 2 ^ 2 ) - 8

1 + ( a * 2 ) + ( b * (3 - ( c * (2 ^ 2) ) ) ) - 8

Co się przekłada na:
(+ (* (- (* (^ 2 2) c) 3) b) (* a 2) 1 -8) najpierw najbrdziej zagnieżdżone, potem mniej a na końcu liczby (ogranicza to ilość pushów na stos w przypadku napotkania nawiasu)
tak by nie było sytuacji, np. : (+ 3 (* 2 3) 2) (trójka z przodu).
Zaczynamy wtedy od najbardziej zagnieżdżonego czyli od pierwszego

Kopiuj
 Pseudo kod:
1a. e1 = 2
1b. e2 = 2
1c. e1 = e1 ^ e2
3. e1 = e1 * c
5. e1 = e1 - 3
7. e1 = e1 * b
-tutaj kolejne wyrazenie w nawiasie --+
8. push e1                            |
-znow zaczynamy od gory               |
9. e1 = a                             |
10. e2 = 2                            |
11. e1 = e1 * e2                      |
12. pop e2                            | 
-poza nawiasem -----------------------+
13. e1 = e1 + e2
14. e1 = e1 + 1
15. e1 = e1 + (- 8)
koniec wyrażenia 
zwróc e1

Zauważyłeś pewien schemat?

To samo jeszcze raz dla 2 + 2 * 2

zapis w postaci NP z nawiasami (lista)
(+ (* 2 2) 2)

zaczynamy od najbardziej zngnieżdżonego nawiasu
e1 = 2
e2 = 2
e1 = e1 * e2
e1 = e1 + 2

edytowany 6x, ostatnio: RaveStar
Patryk27
Ok, chyba rozumiem. Istnieją jakieś algorytmy (tzn.zapewne istnieją, chodzi mi o nazwy) dzięki którym można zamienić wyrażenie na formę lisp-ową? Po prostu nie chciałbym się męczyć kilka dni z ręcznym wymyślaniem takiego, aby się potem okazało, że można to zrobić łatwiej i wydajniej.
RS
A tego nie wiem. Z tego co tu jest raczej nie wydaje mi się by dało się bardziej zwięźle. Oczywiście mając postać NP z nawiasami. Do tej postaci trzeba by rzeźbić samemu, ale to chyba nic trudnego, bo wystarczy brać w nawiasy wyrażenia o najwyższym priorytecie i zredukować podobne (np. 2 * 3 * 4).
Patryk27
Moderator
  • Rejestracja:ponad 17 lat
  • Ostatnio:ponad rok
  • Lokalizacja:Wrocław
  • Postów:13042
0

Podążyłem za radą @RaveStar:
Parser wyrażeń najpierw zamienia wyrażenie na ONP (2+2*2 -> 2 2 2 * +), a potem na formę: 2 2 * 2 +, która jest już bardziej "oczywista", co do którego rejestru wrzucić.
W tym wypadku mamy:
2: idzie do rejestru ei1: mov(ei1, 2)
2: idzie do rejestru ei2: mov(ei2, 2)
*: mnożymy oba rejestry: mul(ei1, ei2), wynik jest w ei1
2: skoro w ei1 mamy wynik ostatniego działania, liczbę należy zapisać do ei2: mov(ei2, 2)
+: dodajemy oba rejestry: add(ei1, ei2), wynik jest w ei1
Ostatecznie:

Kopiuj
mov(ei1, 2)
mov(ei2, 2)
mul(ei1, ei2)
mov(ei2, 2)
add(ei1, ei2)

I wynik w ei1 :)


Zobaczymy jak sprawdzi się w praktyce ;)
Edit: właśnie dokończyłem pisanie, działa świetnie nawet z bardziej zaawansowanymi działaniami typu: `10+(10*(2+2*2)-20)` W tym wypadku zostaje to zamienione na `2 2 * 2 + 10 * 20 - 10 + `, a kod wyjściowy: ``` mov(ei1, 2) mov(ei2, 2) mul(ei1, ei2) mov(ei2, 2) add(ei1, ei2) mov(ei2, 10) mul(ei1, ei2) mov(ei2, 20) sub(ei1, ei2) mov(ei2, 10) add(ei1, ei2) ``` Czyli nie jest najgorzej ;) Dorobi się różne optymalizacje i będzie śmigało aż miło :]

edytowany 4x, ostatnio: Patryk27
vpiotr
  • Rejestracja:ponad 13 lat
  • Ostatnio:prawie 3 lata
Patryk27
Moderator
  • Rejestracja:ponad 17 lat
  • Ostatnio:ponad rok
  • Lokalizacja:Wrocław
  • Postów:13042
1

Witam ;)

Ostatecznie postanowiłem (i zaimplementowałem) binary expression tree.
Tj.:

  1. zamieniam wyrażenie na ONP
  2. ONP zamieniam na drzewo

Przykładowe drzewo wygenerowane dla wyrażenia `2+2*2`: ![image.png](//static.4programmers.net/uploads/attachment/90394979050558e7caf760.png) (`L` to lewa gałąź, `P` to prawa gałąź, `e_*` to odpowiednie tokeny) Oraz wygenerowany bytecode: ``` mov(ei1, 2) mov(ei2, 2) mul(ei1, ei2) ipush(ei1) mov(ei1, 2) ipop(ei2) add(ei1, ei2) ipush(ei1) ``` Idealnie nie jest, ale po włączeniu optymalizacji kod jest znacznie krótszy (w tym wypadku zostałoby same `ipush(6)`, ponieważ dodatkowo potem wywoływana jest funkcja `println`, której parametrem jest właśnie to wyrażenie). Te dodatkowe push'e tworzone są, aby przypadkiem w pewnym momencie nie napisać jakiegoś wyniku czymś innym. Akurat w tym prostym kodzie nie są one potrzebne, ale i tak są z jakiegoś powodu dodawane :P A teraz nieco trudniej: `(2+3)*func(10, func(func(2, 5), 2))` Wygenerowane drzewo: ![image2.png](//static.4programmers.net/uploads/attachment/208019504505590dd7de47.png) Oraz bytecode (bez optymalizacji): ``` ipush(10) ipush(2) ipush(5) call(:__function_func) ipush(2) call(:__function_func) call(:__function_func) mov(ei1, 2) mov(ei2, 3) add(ei1, ei2) ipush(ei1) ipop(ei1) ipop(ei2) mul(ei1, ei2) ```
Cała implementacja zajmuje obiektowo około 900 linijek (w tej chwili `838` wraz z komentarzami); wrzuciłbym kod źródłowy, ale jest on ściśle związany z samym kompilatorem i prawdę mówiąc niewiele pewnie byście zrozumieli (nie mówiąc o jego skompilowaniu). W najbliższym czasie spróbuję zaimplementować to wszystko od nowa, aby nie było aż tak zależne od pozostałych modułów mojego kompilatora i postaram się wrzucić Wam kod ;)

edytowany 1x, ostatnio: Patryk27
msm
ładne, ładne. Ten Twój optymalizator obsługuje agresywny inlining funkcji ;]?
Patryk27
Za rok, może dwa :>
Kliknij, aby dodać treść...

Pomoc 1.18.8

Typografia

Edytor obsługuje składnie Markdown, w której pojedynczy akcent *kursywa* oraz _kursywa_ to pochylenie. Z kolei podwójny akcent **pogrubienie** oraz __pogrubienie__ to pogrubienie. Dodanie znaczników ~~strike~~ to przekreślenie.

Możesz dodać formatowanie komendami , , oraz .

Ponieważ dekoracja podkreślenia jest przeznaczona na linki, markdown nie zawiera specjalnej składni dla podkreślenia. Dlatego by dodać podkreślenie, użyj <u>underline</u>.

Komendy formatujące reagują na skróty klawiszowe: Ctrl+B, Ctrl+I, Ctrl+U oraz Ctrl+S.

Linki

By dodać link w edytorze użyj komendy lub użyj składni [title](link). URL umieszczony w linku lub nawet URL umieszczony bezpośrednio w tekście będzie aktywny i klikalny.

Jeżeli chcesz, możesz samodzielnie dodać link: <a href="link">title</a>.

Wewnętrzne odnośniki

Możesz umieścić odnośnik do wewnętrznej podstrony, używając następującej składni: [[Delphi/Kompendium]] lub [[Delphi/Kompendium|kliknij, aby przejść do kompendium]]. Odnośniki mogą prowadzić do Forum 4programmers.net lub np. do Kompendium.

Wspomnienia użytkowników

By wspomnieć użytkownika forum, wpisz w formularzu znak @. Zobaczysz okienko samouzupełniające nazwy użytkowników. Samouzupełnienie dobierze odpowiedni format wspomnienia, zależnie od tego czy w nazwie użytkownika znajduje się spacja.

Znaczniki HTML

Dozwolone jest używanie niektórych znaczników HTML: <a>, <b>, <i>, <kbd>, <del>, <strong>, <dfn>, <pre>, <blockquote>, <hr/>, <sub>, <sup> oraz <img/>.

Skróty klawiszowe

Dodaj kombinację klawiszy komendą notacji klawiszy lub skrótem klawiszowym Alt+K.

Reprezentuj kombinacje klawiszowe używając taga <kbd>. Oddziel od siebie klawisze znakiem plus, np <kbd>Alt+Tab</kbd>.

Indeks górny oraz dolny

Przykład: wpisując H<sub>2</sub>O i m<sup>2</sup> otrzymasz: H2O i m2.

Składnia Tex

By precyzyjnie wyrazić działanie matematyczne, użyj składni Tex.

<tex>arcctg(x) = argtan(\frac{1}{x}) = arcsin(\frac{1}{\sqrt{1+x^2}})</tex>

Kod źródłowy

Krótkie fragmenty kodu

Wszelkie jednolinijkowe instrukcje języka programowania powinny być zawarte pomiędzy obróconymi apostrofami: `kod instrukcji` lub ``console.log(`string`);``.

Kod wielolinijkowy

Dodaj fragment kodu komendą . Fragmenty kodu zajmujące całą lub więcej linijek powinny być umieszczone w wielolinijkowym fragmencie kodu. Znaczniki ``` lub ~~~ umożliwiają kolorowanie różnych języków programowania. Możemy nadać nazwę języka programowania używając auto-uzupełnienia, kod został pokolorowany używając konkretnych ustawień kolorowania składni:

```javascript
document.write('Hello World');
```

Możesz zaznaczyć również już wklejony kod w edytorze, i użyć komendy  by zamienić go w kod. Użyj kombinacji Ctrl+`, by dodać fragment kodu bez oznaczników języka.

Tabelki

Dodaj przykładową tabelkę używając komendy . Przykładowa tabelka składa się z dwóch kolumn, nagłówka i jednego wiersza.

Wygeneruj tabelkę na podstawie szablonu. Oddziel komórki separatorem ; lub |, a następnie zaznacz szablonu.

nazwisko;dziedzina;odkrycie
Pitagoras;mathematics;Pythagorean Theorem
Albert Einstein;physics;General Relativity
Marie Curie, Pierre Curie;chemistry;Radium, Polonium

Użyj komendy by zamienić zaznaczony szablon na tabelkę Markdown.

Lista uporządkowana i nieuporządkowana

Możliwe jest tworzenie listy numerowanych oraz wypunktowanych. Wystarczy, że pierwszym znakiem linii będzie * lub - dla listy nieuporządkowanej oraz 1. dla listy uporządkowanej.

Użyj komendy by dodać listę uporządkowaną.

1. Lista numerowana
2. Lista numerowana

Użyj komendy by dodać listę nieuporządkowaną.

* Lista wypunktowana
* Lista wypunktowana
** Lista wypunktowana (drugi poziom)

Składnia Markdown

Edytor obsługuje składnię Markdown, która składa się ze znaków specjalnych. Dostępne komendy, jak formatowanie , dodanie tabelki lub fragmentu kodu są w pewnym sensie świadome otaczającej jej składni, i postarają się unikać uszkodzenia jej.

Dla przykładu, używając tylko dostępnych komend, nie możemy dodać formatowania pogrubienia do kodu wielolinijkowego, albo dodać listy do tabelki - mogłoby to doprowadzić do uszkodzenia składni.

W pewnych odosobnionych przypadkach brak nowej linii przed elementami markdown również mógłby uszkodzić składnie, dlatego edytor dodaje brakujące nowe linie. Dla przykładu, dodanie formatowania pochylenia zaraz po tabelce, mogłoby zostać błędne zinterpretowane, więc edytor doda oddzielającą nową linię pomiędzy tabelką, a pochyleniem.

Skróty klawiszowe

Skróty formatujące, kiedy w edytorze znajduje się pojedynczy kursor, wstawiają sformatowany tekst przykładowy. Jeśli w edytorze znajduje się zaznaczenie (słowo, linijka, paragraf), wtedy zaznaczenie zostaje sformatowane.

  • Ctrl+B - dodaj pogrubienie lub pogrub zaznaczenie
  • Ctrl+I - dodaj pochylenie lub pochyl zaznaczenie
  • Ctrl+U - dodaj podkreślenie lub podkreśl zaznaczenie
  • Ctrl+S - dodaj przekreślenie lub przekreśl zaznaczenie

Notacja Klawiszy

  • Alt+K - dodaj notację klawiszy

Fragment kodu bez oznacznika

  • Alt+C - dodaj pusty fragment kodu

Skróty operujące na kodzie i linijkach:

  • Alt+L - zaznaczenie całej linii
  • Alt+, Alt+ - przeniesienie linijki w której znajduje się kursor w górę/dół.
  • Tab/⌘+] - dodaj wcięcie (wcięcie w prawo)
  • Shit+Tab/⌘+[ - usunięcie wcięcia (wycięcie w lewo)

Dodawanie postów:

  • Ctrl+Enter - dodaj post
  • ⌘+Enter - dodaj post (MacOS)