三地址码

复习

• 从抽象语法树降低表示：把高级结构拆简单
• 表达式：由运算组合而成
• 指令：由操作码和操作数组成

TL;DR

• 三地址码把复杂表达式拆成“最多一个运算”的简单指令
• 每条指令形如 x = y op z
• 它接近机器指令，又保持独立于具体机器
• 它是一种常见的中间表示形式

正文

　　降低之后，程序需要一种具体的“样子”来承载。三地址码（three-address code）就是最常用来做 IR 的一种形式。

每条指令只做一件事

　　三地址码最鲜明的特点，是每条指令最多只包含一个运算，形式通常长这样：

x = y op z      （x 等于 y 和 z 运算的结果）
x = y           （直接赋值）
goto L          （无条件跳转）
if x < y goto L （条件跳转）

　　所谓“三地址”，指的是这种指令里通常涉及三个位置：一个结果、两个操作数（比如 x = y + z 里的 x、y、z）。当然，像 x = y 这样只有两个的也有，“三地址”只是一个概括的说法。

复杂表达式被拆开

　　看一个例子。表达式 a + b * c，在三地址码里会被拆成：

t1 = b * c
t2 = a + t1

　　乘法先算，结果放进临时变量 t1，再用它和 a 相加，结果放进 t2。原本一个复合表达式，变成了两条“一步运算”。优先级、结合性，在这里直接体现成了指令的先后顺序。

它好在哪里

　　三地址码之所以受欢迎，是因为它站在一个很舒服的位置：

• 足够简单：每条指令只做一步，便于分析和加工
• 足够接近机器：容易进一步翻译成汇编
• 又与机器无关：不像汇编那样绑定某个具体 CPU

　　于是，它既方便中端做优化，又方便后端生成代码。一层的输出，正好是上一层需要的形状——这正是分层设计追求的效果。

　　不过，一长串三地址码还是一条“流水账”。要分析程序的控制流，得先把它切成一块块“顺序执行”的段落。下一章就来做这件事。

思考题 1

　　三地址码为什么叫“三地址”？一条指令最多包含哪些成分？

思考题 2

　　把 a + b * c 拆成三地址码，大概是什么样子？

小结

知识点

• 三地址码每条指令最多一个运算
• 常见形式：赋值、二元运算、跳转
• 复杂表达式被拆成多步并引入临时变量
• 它接近机器又独立于机器，便于优化与代码生成

参考资料

1. Wikipedia(zh)：三地址码：一种常见的中间表示形式
2. Wikipedia(zh)：中间表示：编译器内部的程序表示

思考题答案（仅供参考）

思考题 1

　　“三地址”通常指指令涉及结果与两个操作数这三个位置，例如 x = y + z。它概括了这类“最多一个运算”的指令形式，实际中也有只含两个位置的简单赋值。

思考题 2

　　大致拆成：t1 = b * c，再 t2 = a + t1。先算乘法、把结果存入临时变量，再与 a 相加得到最终结果。

协议

　　本作品采用知识共享署名-非商业性使用-相同方式共享 4.0 国际许可协议进行许可。

封面图

设计师 | 南国微雪