MIPS 汇编中的面向对象继承

Question

我是一名计算机科学专业的学生，目前正在上编译课程，我们在课程期间有一个项目要在IC[=26中构建一个编译器=] 语言是 Java 语言的子集。我在最后一部分需要生成 MIPS 程序集，而无需从 IR 树分配寄存器。
我试图了解对象实例在 MIPS 程序集中的表示方式。我知道我需要为每个对象实例生成一个 Virtual Function Table（其中包含与实例相关的函数的地址）。
我的问题是：
我是否需要为 class 字段做类似的 table，因为字段也是继承的。你建议怎么做？
此外，如果有人能举例说明继承 classes 和字段的对象实例的真实 MIPS 汇编代码的样子，我将不胜感激。
例如 MIPS 代码看起来像什么：

class A{ int x; void f(){} } class B extends A{ int y; void g(){} void main(){ A newObj = new B(); newObj.f(); newObj.x++; } }

Answer 1

我只解决这部分问题：

Furthermore, I would be very grateful if anyone could give an example of how real MIPS assembly code would look

我确实以某种方式将您的示例重写为 C++，具有少量开关的 C++ 编译器不会完全优化它并保留字段和调用（如果您想知道为什么使用 volatile，以及其他一些事情，只是为了防止编译器生成像 return value = 5, return 这样的程序集...当您只想看到一些 "example" 代码时，C++ 编译器在优化方面往往有点令人讨厌。

class A {
  public:
    volatile int x;
    virtual void f(){
      ++x;
    }
};

class B : public A {
  public:
    volatile int y;
    B(int i) {
      y = i;
      x = i-1;
    }
    virtual void f(){
      x += 2;
    }
    void g() {
      f();
      x += 3;
      ++y;
    }
};

int footest(int in) {
  B* obj = new B(in);
  A* obj_A_alias = obj;
  obj_A_alias->f();     // calling B::f(), because f is virtual
  obj->g();
  obj->f();
  obj->A::f();          // forcing A::f() call (on B instance)
  int result = obj->x + obj->y;
  delete obj;
  return result;
}

现在，如果您将其放入 http://godbolt.org/ 并使用选项 -O3 -std=c++11 -fno-loop-optimize -fno-inline 将编译器设置为 MIPS gcc 5.4，您将得到以下输出：

$LFB0 = .
A::f():
$LVL0 = .
        lw      ,4()
        addiu   ,,1
        sw      ,4()
        j       
        nop

$LFB7 = .
B::f():
$LVL1 = .
        lw      ,4()
        addiu   ,,2
        sw      ,4()
        j       
        nop

$LFB3 = .
A::A():
$LVL2 = .
$LBB2 = .
        lui     ,%hi(vtable for A+8)
        addiu   ,,%lo(vtable for A+8)
        j       
        sw      ,0()

$LBE2 = .
        A::A() = A::A()
$LFB5 = .
B::B(int):
$LVL3 = .
        addiu   $sp,$sp,-40
        sw      ,32($sp)
        move    ,
        sw      ,36($sp)
        sw      ,28($sp)
$LBB3 = .
        jal     A::A()
        move    ,

$LVL4 = .
        addiu   ,,-1
$LBE3 = .
        lw      ,36($sp)
$LBB4 = .
        sw      ,8()
        sw      ,4()
        lui     ,%hi(vtable for B+8)
$LBE4 = .
        lw      ,32($sp)
$LVL5 = .
$LBB5 = .
        addiu   ,,%lo(vtable for B+8)
        sw      ,0()
$LBE5 = .
        lw      ,28($sp)
$LVL6 = .
        j       
        addiu   $sp,$sp,40

        B::B(int) = B::B(int)
$LFB8 = .
B::g():
$LVL7 = .
        lw      ,0()
        addiu   $sp,$sp,-32
        sw      ,24($sp)
        sw      ,28($sp)
        lw      ,0()
        jalr    
        move    ,

$LVL8 = .
        lw      ,4()
        lw      ,28($sp)
        addiu   ,,3
        sw      ,4()
        lw      ,8()
        addiu   ,,1
        sw      ,8()
        lw      ,24($sp)
$LVL9 = .
        j       
        addiu   $sp,$sp,32

$LFB9 = .
footest(int):
$LVL10 = .
        lui     ,%hi(__gnu_local_gp)
        addiu   $sp,$sp,-32
        addiu   ,,%lo(__gnu_local_gp)
        sw      ,24($sp)
        move    ,
$LVL11 = .
        sw      ,28($sp)
        lw      ,%call16(operator new(unsigned int))()
1:      jalr        
        li      ,12                 # 0xc

$LVL12 = .
        move    ,
        move    ,
$LVL13 = .
        jal     B::B(int)
        move    ,

$LVL14 = .
$LVL15 = .
        jal     B::f()
        move    ,

$LVL16 = .
        jal     B::g()
        move    ,

$LVL17 = .
        lw      ,0()
        lw      ,0()
        jalr    
        move    ,

$LVL18 = .
        jal     A::f()
        move    ,

$LVL19 = .
        move    ,
        lw      ,16($sp)
        lw      ,4()
        lw      ,8()
$LVL20 = .
        lw      ,%call16(operator delete(void*))()
$LVL21 = .
1:      jalr        
        addu    ,,

$LVL22 = .
        move    ,
        lw      ,28($sp)
        lw      ,24($sp)
$LVL23 = .
        j       
        addiu   $sp,$sp,32

typeinfo name for A:
        .ascii  "1A[=11=]0"
typeinfo for A:
        .word   vtable for __cxxabiv1::__class_type_info+8
        .word   typeinfo name for A
typeinfo name for B:
        .ascii  "1B[=11=]0"
typeinfo for B:
        .word   vtable for __cxxabiv1::__si_class_type_info+8
        .word   typeinfo name for B
        .word   typeinfo for A
vtable for A:
        .word   0
        .word   typeinfo for A
        .word   A::f()
vtable for B:
        .word   0
        .word   typeinfo for B
        .word   B::f()

Try it 在实际站点上，因此您还会得到彩色提示代码的哪一部分属于源代码的哪一部分（如果这是您的目标平台，还有 MIPS64 编译器）。

编辑：你也应该尝试 -O0 选项，该输出很可能与你可以通过 one-student-alone 项目合理实现的目标更相关。

我在 MIPS 方面不够好，无法向您解释那里发生了什么，我也没有时间解释，但是如果您正在生产编译器，您应该比我更了解它。

C++ 源代码演示了如何完成虚拟调用 ($LVL17)、非虚拟 parent 调用 ($LVL18)、非虚拟自调用 ($LVL16)和字段值访问 ($LVL19).

请记住，这是专业的优化工具，所以如果您以不太理想的解决方案结束，应该没问题。还要记住，Java 和 C++ 的编译有点不同，在 Java 中，最终结果不像 C++ 那样 "static"，所以可能是你没有足够的信息来像 C++ 一样积极优化，就像非虚函数调用只是用目标地址或字段硬编码...

毕竟，如果它是 Java，您不能指望它是最佳的，对于托管运行时语言来说，它还算不错，再加上高质量的 JIT 编译器，基本的代码速度可以提高与 C++ 相提并论，但是一旦您遇到效率低下的 Java 数据结构，C++ "swoooshs" 就会超越 horizon.

MIPS 汇编中的面向对象继承

Object Oriented Inheritance in MIPS Assembly

assembly

compilation

mips

code-generation