JP2000081981A - Ｃコンパイラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プログラムソースのうちテーブル参照部分にお
いて、従来法に比べて高速かつ省メモリなオブジェクト
へ展開可能とするコンパイラの提供。 【解決手段】ソースプログラムの配設参照部における配
列添字固定値を含む場合、プログラムのリンク時にその
値が決まる前記配列の先頭アドレスと、固定値を予め計
算しておきアクセスの対象となるアドレス値を予め求
め、該アドレス値を参照することで配列の要素をアクセ
スするオブジェクトコードを生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、計算機システムに
おいてソースプログラムを入力しオブジェクトコードを
生成するコンパイラ装置に関し、特に、Ｃ言語のコンパ
イラ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７に、コンパイラの基本構成を示す。
コンパイラは、ソースプログラム１３を入力し、データ
処理装置１０のソースプログラム解析手段１１で解析さ
れ、コード生成手段１２でオブジェクトコード１４を生
成出力する。ソースプログラム解析手段１１は、一般的
に、ソースプログラムを入力して、識別子、定数、演算
子等の字句を解析してトークン列を生成する字句解析部
と、トークン列を文法に従い構文解析を行う構文解析部
と、コードの生成に備えて必要な意味解析を行なう意味
解析部を備えて構成され、またコード生成手段１２は、
生成されるコードの実行時の効率を上げるための最適化
を行う最適化部と、オブジェクトコードを生成するコー
ド生成部を備えて構成されている。生成されたオブジェ
クトコードはリンカでライブラリ、外部モジュールとリ
ンクされて実行モジュールが生成される。

【０００３】近時、シングルチップマイコンの開発環境
として高級言語であるＣ言語が用いられている。Ｃ言語
の採用は、アセンブラ言語と比較して、保守性や可視性
や移植性においてメリットがあるが、Ｃコンパイラの展
開方法によって、ＲＯＭ効率や速度が犠牲になってしま
うというデメリットがある。

【０００４】一例を挙げると、従来、Ｃコンパイラで
は、例えば配列（一つの変数名（配列名）の下に複数の
データを格納する記憶領域を宣言してもの）を用いたテ
ーブル参照を展開する場合、参照するアドレスの計算
は、配列添字の内容を先に計算し、その後テーブルの先
頭アドレスに加算する展開を行っている。

【０００５】図４は、従来のＣコンパイラにおいて配列
に目的のアドレスを算出するオブジェクトコードを生成
する処理フローを示す流れ図である。図４に示すよう
に、通常Ｃコンパイラの展開方法としては、配列（テー
ブル）の先頭アドレスを算出し（ステップ１０１）、テ
ーブル内オフセット値、すなわち配列添字の値を計算し
（ステップ１０２）、配列の先頭アドレスと添字の値と
をプログラム実行時に加減算して目的のアドレスを算出
し（ステップ１０３）、オブジェクトコードを生成して
いる。

【０００６】図５は、従来のＣコンパイラによる配列参
照の展開方法の一例を示す図であり、コンパイル結果を
アセンブリ言語（ニモーニック）で表した一例を示す図
である。

【０００７】図５において、Ｃ言語によるソースプログ
ラム、 chN=chBottomTitle[chPointerLow-8] は、テーブル（配列）chBottomTitleにおいて、配列の
添字として、変数chPointerLowの値からイミディエット
（immediate）値8を減算した値をテーブル内オフセット
値として参照して変数chNに代入するプログラムであ
る。

【０００８】Ｃコンパイラは、まずテーブル内オフセッ
トの可変値である変数chPointerLowの値（ラベル_chPoi
nterLowで参照されるアドレスの内容）をプロセッサの
アキュムレータａに格納し（mov a，_chPointerLo
w）、次にテーブル内オフセットの固定値（イミディエ
ット値）である「８」を減算することで（sub a，#08
H）、テーブル内オフセット値が、アキュムレータａ上
に得られる。そして、このテーブル内オフセット値に、
テーブルの先頭オフセットである（_chBottomTitle）を
加算したデータにより、テーブルの参照を実現してい
る。すなわち、アキュムレータには、イミディエット値
_chBottomTitleにアキュムレータａの値を加算した値を
アキュムレータａに格納し（mov a，chBottomTitle
[a]）、この値を、変数chNに対応して割り付けられたレ
ジスタｒ６に格納している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のＣコンパイラの例では、固定値同士の計算をわざわ
ざ展開するプログラムとして生成している。

【００１０】ところで、アドレスの計算方法は、計算し
ようとする全ての要素がプログラム実行時でないと値が
決まらないものとは限らず、プログラム作成時（リンク
時）に値が決定できる部分も含まれる。

【００１１】例えば図４のステップ１０１で配列の先頭
アドレスを算出しているが、この先頭アドレスは、配列
がプログラム実行時に動的割付が行われず、予め静的に
割り付けられるものである場合、リンク時にその値が決
定しているイミディエット値である。

【００１２】図６は、従来のＣコンパイラによる３次元
配列参照の展開方法の一例を示す図であり、コンパイル
結果をアセンブリ言語（ニューモニック）で表した一例
を示す図である。図６において、３次元（８×５×２
０）の配列chBottomTitleにおいて、Ｃ言語のソースプ
ログラム chN= chBottomTitle[3][2][chPointerLow-8] をコンパイルした場合、テーブル内オフセットの可変値
である変数chPointerLowの値（ラベル_chPointerLowで
参照されるアドレスの内容）をアキュムレータａに入れ
（mov a，_chPointerLow）、次にテーブル内オフセッ
トのイミディエット値である「８」を減算して（sub
a，#08H）、３つめの添字であるテーブル内オフセット
値を完成し、配列chBottomTitleの目的のアドレスへの
参照を行っている。（mov a， chBottomTitle+340[a]，
mov r7，a）。

【００１３】このように、従来の展開方法では、プログ
ラム作成時に値が決定できるものに対しても演算のため
のプログラムが展開されるため、プログラムステップが
増加し、ＲＯＭ容量の増大と速度の低下が起こってしま
う。

【００１４】また、生成されたプログラムコード（リン
ク済みの実行モジュール）をＲＯＭに格納する場合、Ｒ
ＯＭ容量を１バイトでもオーバーすると、製品として出
荷できないという、組み込み用マイコンの特性上、アセ
ンブラからＣ言語への展開を促す場合において、コンパ
イラから生成されるコードのステップの縮減は最も重要
視される項目の一つである。

【００１５】ＲＯＭ容量の増大と速度の低下というデメ
リットを出来るだけ抑えてＣコンパイラの展開方法を最
適化することにより、生成コード容量を縮減し実行時の
処理速度を向上することができる。

【００１６】そして、テーブル参照は、Ｃソースプログ
ラムでよく使われる構文であり、この個所の効率化はＣ
コンパイラ全体の効率的な展開方法に大きく寄与できる
ことが期待される。

【００１７】したがって、本発明は、上記技術的課題の
認識に基づき創案されたものであって、その目的は、プ
ログラムソースのうちテーブル参照部分において、従来
法に比べて高速かつ省メモリなオブジェクトへ展開可能
とするコンパイラ装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明のコンパイラ装置は、ソースプログラム中でアクセス
の対象となる配列の目的の要素のアドレスを算出するオ
ブジェクトコード生成の最適化を行う最適化手段であっ
て、前記プログラムの配列参照部における配列内のオフ
セット値として、イミディエット値のみ、又は、プログ
ラムのリンク時にその値が決まる値とイミディエット値
との演算からなる場合、プログラムのリンク時にその値
が決まる前記配列の先頭アドレスと、前記イミディエッ
ト値、又は、前記プログラムのリンク時にその値が決ま
る値と前記イミディエット値の演算と、の加減算から、
アクセスの対象となるアドレスを予め求めてしまい、該
アドレス値を参照することで配列の要素をアクセスする
オブジェクトコードを生成する最適化手段を備える。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する。本発明は、Ｃプログラムソースのうち配列（テー
ブル）参照部分で、アクセスの対象となる配列のアドレ
スを決める配列内のオフセット値（テーブル内オフセッ
ト値）が、プログラム作成時に値が決まるような定数値
と、プログラム実行時に値が決まるような変数値の、加
算もしくは減算であるようなテーブル参照部分につい
て、テーブル内オフセット値が固定値の場合、テーブル
先頭値との固定値同士の加減算になるので、加減算を行
うオブジェクトを生成するのではなく、プログラム作成
時（リンク時）にアクセスの対象となるアドレスを計算
してしまい、固定されたアドレス値を参照するプログラ
ムを生成することで、従来法に比べて高速かつ省メモリ
なオブジェクトへ展開する手段を提供するものである。
なお、本発明のコンパイラ装置の概略構成は図７に示し
たものと同様とされ、本発明はコード生成の最適化を行
うものである。

【００２０】テーブル参照の展開は、テーブルの先頭ア
ドレスに、テーブル内オフセット値を増減させることに
より行われる。通常、テーブル先頭アドレスは、プログ
ラム作成時（リンク時）に値が決定される固定値であ
り、テーブル内オフセット値はプログラム実行時にその
値が決定される可変値である。

【００２１】プログラムでは、配列の添字（インデク
ス）であるテーブル内オフセット値が固定値（イミディ
エット値）の場合もあり、またあるいは、テーブル内オ
フセット値が固定値と可変値の加減算の場合もあり得
る。

【００２２】テーブル内オフセット値が固定値の場合に
は、配列の先頭アドレスとオフセット値との加減算は、
固定値同士の加減算になるので、加減算を行うオブジェ
クトを生成するのではなく、プログラム作成時（リンク
時）にアクセスの対象となるアドレスを先に計算してし
まい、固定されたアドレス値を参照するオブジェクトコ
ードを生成することにより、加減算部分を省略した、オ
ブジェクトコードを生成することが出来る。この結果、
生成されたオブジェクトコードは、実行の高速化と、省
メモリ化を図ることができる

【００２３】またテーブル内オフセット値が固定値と可
変値の加減算の場合には、可変値が含まれるため、プロ
グラム作成時（リンク時）にアクセスの対象となるテー
ブルのアドレスを決定することは出来ない。そのため、
従来のコンパイラは、テーブルの先頭アドレスとテーブ
ル内オフセット値を別々に計算してそれら２つを加減算
するようなオブジェクトプログラムを生成していた。

【００２４】本発明の実施の形態においては、テーブル
の先頭アドレスとテーブル内オフセット値のうち、その
中に含まれる固定値（イミディエット値）同士だけは、
あらかじめ計算しておくことが出来る場合がある。この
場合、全てを計算するように展開するよりも、固定値同
士を計算させておくことにより、加減算命令１つ分だ
け、節約することが出来る。なお、本発明の実施の形態
に係るコンパイラの処理はコンピュータ上で実行される
プログラムによって実現され、本発明は、上記プログラ
ムを記録したフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の記
録媒体も含む。

【００２５】

【実施例】本発明の実施例について以下に説明する、図
１は、本発明の一実施例の処理フローを示す流れ図であ
る。

【００２６】図１を参照すると、まずステップ２０１で
配列の先頭アドレスを決定する。

【００２７】次のステップ２０２で、配列添字が変数を
含まないような固定値のみで構成されているか否か調べ
る。

【００２８】ステップ２０２の判定の結果、配列添字が
変数を含まないような固定値のみで構成されている場
合、ステップ２０７へ移行し、そうでなければステップ
２０３へ移行する。

【００２９】ステップ２０３では、配列添字が変数を含
んでいるが固定値との加減算であるか否かを判別し、変
数を含んでいるが固定値との加減算である場合ステップ
２−６へ移行し、そうでなければステップ２０４へ移行
する。

【００３０】ステップ２０６では、最適化を施しても問
題が無いか否か調査する。これは、配列添字のみを先に
計算する場合と、配列添字の固定値を配列の先頭アドレ
スを先に計算する場合とでは、その時点での変数値によ
って、アドレスの計算結果が異なる場合があるためであ
る。アドレスの計算順位によって計算結果が変わる事に
ついての詳細は実施例で説明する。ステップ２０６の判
定は、本発明の方法を施してもよいかを使用者に選択さ
せるものでもある。

【００３１】ステップ２０３において配設添字が固定値
との加減算でない場合、及びステップ２０６において最
適化を施すことが不可の場合、ステップ２０４、２０５
の処理にて、従来法と同じ方法でアドレスを計算する。
すなわちステップ２０４で配列添字内の計算式を計算す
るようなオブジェクトを生成し、次にステップ２０５
で、ステップ２０４の計算結果を、ステップ２０１で決
定した配列の先頭アドレスに加算して、目的のアドレス
を算出するようなオブジェクトを生成する。

【００３２】ステップ２０６で、最適化を施しても問題
がない場合、ステップ２０７に移行し、アドレスを計算
する。すなわち、ステップ２０７で、まず配列添字内の
固定値（イミディエット値）と、ステップ２０１で決定
した配列の先頭アドレスを予め計算しておきイミディエ
ット値として算出しＣコンパイラで記憶しておく。次
に、ステップ２０８で、リンク時に値が計算出来ない変
数値と、ステップ２０７で計算し記憶しておいたイミデ
ィエット値を計算して、目的のアドレスを算出するオブ
ジェクトを生成する。

【００３３】図２は、本発明の一実施例のコンパイラを
説明するための図であり、コンパイル結果の一例を示す
図である。

【００３４】従来のＣコンパイラでは、図５に一例を示
したように、固定値同士の計算をわざわざ展開するプロ
グラム（例えばsub a，#08）として生成している。

【００３５】これに対して、本発明の一実施例では、固
定値として値が決まっているものはそれらを先に計算し
ても問題が無い場合、固定値同士を先に計算させ、その
値と可変値との演算を行う。

【００３６】図２において、「８」はイミディエット値
であるが、配列chBottomTitleの先頭アドレスを示すラ
ベル_chBottomTitleは、リンク時に値が決定するアドレ
スであるため、テンポラリ（一時的）ラベルとして、_c
hBottomTitle-8にその値が設定されるラベル@@chBottom
Titleを生成する（@@chBottomTitle equ _chBottomTi
tle-8）。このラベル@@chBottomTitleはリンク時にその
アドレスの割付が行われる配列chBottomTitleの先頭ア
ドレス_chBottomTitleから８差し引いた値に設定され
る。そして、@@chBottomTitleには、固定値同士を計算
させた結果が入るようにプログラムを展開する。（mov
a， @@chBottomTitle［a］）。

【００３７】すなわち、配列chBottomTitleの添字（オ
フセット）に含まれる可変値である変数chPointerLowの
値（ラベル_chPointerLowで参照されるアドレスの内
容）をプロセッサのアキュムレータａに格納し（mov
a，_chPointerLow）、次に、アキュムレータａの値に@@
chBottomTitle分オフセットしたアドレスの内容をアキ
ュムレータａに格納し（mov a，@@chBottomTitle
[a]）、この値を、変数chNに対応して割り付けられたレ
ジスタｒ６に格納している

【００３８】従来法では、テーブル内オフセットの値を
先に計算していたが、本発明の一実施例では、固定値同
士の値の計算を先に行う。この場合、計算の優先順位が
変わることにより、結果が変わる場合には、この最適化
は適用できない。このため、他の多くの最適化手段と同
様に、この最適化を行うには計算の優先順位を変えても
影響が無い場合のみに限られる。

【００３９】次に、アドレスの計算順位が変わると、結
果が変わってしまう場合について補足する。一例とし
て、テーブル内オフセットのオーバーフロー（キャリー
ボロー）がある。上記例では、図２において、chPointe
rLowは、unsigned char型であるため、変数chPointerLo
wの値が０〜７の場合に８差し引くことによってキャリ
ーボローが発生する。unsigned char型でキャリーボロ
ーが発生すると、見かけ上、値が２５６だけ増えたよう
に見える。

【００４０】上記例で、chBottomTitleが1000h、chPoin
terLowが05h（但し、hはヘキサデジマル表記を示す）の
場合、キャリーボローが発生し、テーブル内オフセット
の値を先に計算すると参照アドレス値は、1000h［05h−
8］＝1000h［0fdh］＝10fdhとなる。

【００４１】一方、固定値同士の値の計算を先に行うと
参照アドレス値は、1000h［05h−8］＝0ff8h［05h］＝0
ffdhとなる。

【００４２】このように、アドレスの計算順位が変わる
と、結果が変わってしまう場合のために、本発明の一実
施例による最適化処理を行う否かをオプション設定にて
選択できるようにしておくとよい。

【００４３】本実施例により、最終添字以外が固定値で
あるような２次元以上のテーブル配列においても、生成
されるオブジェクトは加減算命令（実施例では減算命
令）が一つ省略出来、省メモリなオブジェクトが生成で
きる。また、命令が少なくなった分だけ、高速に実行す
ることが出来るオブジェクトが生成できる。

【００４４】次に、本発明は、１次元の配列にとどまら
ず、２次元以上のテーブル配列について、最終添字以外
が固定値の場合も、見かけ上一次元のテーブル配列と見
なせるため、前記実施例と同様にして、最適化を行うこ
とができる。

【００４５】図３は、本発明の一実施例のＣコンパイラ
による３次元配列参照の展開方法の一例を示す図であ
り、コンパイル結果をアセンブリ言語（ニモーニック）
で表した一例を示す図である。図３において、３次元
（８×５×２０）の配列chBottomTitleにおいて、Ｃ言
語のソースプログラム chN= chBottomTitle[3][2][chPointerLow-8] をコンパイルした場合、３次元（８×５×２０）の配列
chBottomTitleにおいて、Ｃ言語のソースプログラム chN= chBottomTitle[3][2][chPointerLow-8] をコンパイルした場合、８はイミディエット値である
が、配列chBottomTitleの先頭アドレス_chBottomTitle
は、リンク時に値が決定するアドレスであるため、テン
ポラリ（一時的）ラベルとして、@@chBottomTitleを生
成する（@@chBottomTitle equ _chBottomTitle-8）。
そして、アキュムレータａの値に@@chBottomTitleオフ
セットしたアドレスの内容をアキュムレータａに格納す
ることで（mova，@@chBottomTitle＋340[a]）、３つめ
の添字であるテーブル内オフセット値を完成し、この値
を、変数chNに対応して割り付けられたレジスタｒ７に
格納する。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
生成されるオブジェクトは、加減算命令（実施例では減
算命令）が一つ省略することができ、省メモリなオブジ
ェクトコードを生成することが出来、命令が少なくなっ
た分だけ、高速に実行する事が出来るオブジェクトが生
成できる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の処理フローを示す図であ
る。

【図２】本発明の一実施例でコンパイルした結果を示す
図である。

【図３】本発明の一実施例でコンパイルした結果を示す
図である。

【図４】従来のコンパイラの処理フローを示す図であ
る。

【図５】従来のコンパイラでコンパイルした結果を示す
図である。

【図６】従来のコンパイラでコンパイルした結果を示す
図である。

【図７】従来のコンパイラ装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１０ データ処理装置 １１ ソースプログラム解析手段 １２ コード生成手段 １３ ソースプログラム １４ オブジェクトコード

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年１０月１２日（１９９９．１０．
１２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ソースプログラムを入力しオブジェクトコ
   ードを生成するコンパイラ装置において、 前記ソースプログラム中でアクセスの対象となる配列の
   目的の要素のアドレスを算出するオブジェクトコードを
   生成するにあたり、前記プログラムの配列参照部におけ
   る配列内の添字として、イミディエット値を含む場合、
   プログラムのリンク時にそのアドレス値が決まる前記配
   列の先頭アドレスと、前記イミディエット値との加減算
   から、アクセスの対象となるアドレス値を先に生成して
   おき、該アドレス値を参照して配列の要素をアクセスす
   るコードを生成することで最適化を施す手段を備えた、
   ことを特徴とするコンパイラ装置。
2. 【請求項２】ソースプログラムを入力しオブジェクトコ
   ードを生成するコンパイラ装置において、 前記ソースプログラム中でアクセスの対象となる配列の
   目的の要素のアドレスを算出するオブジェクトコードを
   生成するにあたり、前記プログラムの配列参照部におけ
   る配列内の添字として、変数とイミディエット値との演
   算からなる場合、プログラムのリンク時にそのアドレス
   値が決まる前記配列の先頭アドレスと、前記イミディエ
   ット値との加減算から定まるアドレス値を先に生成して
   おき、該アドレス値と前記変数値との演算からアクセス
   対象の配列の要素をアクセスするオブジェクトコードを
   生成することで最適化を施す手段を備えた、ことを特徴
   とするコンパイラ装置。
3. 【請求項３】前記配列の先頭アドレスを指示するラベル
   と前記イミディエット値との加減算の値を新たなラベル
   として定義して生成し、 前記配列の要素の参照プログラムに対して、前記変数値
   と前記ラベルをオフセットとしてアドレスを規定するオ
   ペランド部に備えた命令を生成する、ことを特徴とする
   請求項２記載のコンパイラ装置。
4. 【請求項４】ソースプログラムを入力しオブジェクトコ
   ードを生成するコンパイラにおいて、前記ソースプログ
   ラム中でアクセスの対象となる配列の目的の要素のアド
   レスを算出するオブジェクトコードを生成するにあた
   り、前記プログラムの配列参照部における配列内の添字
   として、イミディエット値を含む場合、プログラムのリ
   ンク時にそのアドレス値が決まる前記配列の先頭アドレ
   スと、前記イミディエット値との加減算から、アクセス
   の対象となるアドレス値を先に生成しておき、該アドレ
   ス値を参照して配列の要素をアクセスするコードを生成
   する処理を、コンピュータ上で実行するためのプログラ
   ムを記録した記録媒体。
5. 【請求項５】ソースプログラムを入力しオブジェクトコ
   ードを生成するコンパイラにおいて前記ソースプログラ
   ム中でアクセスの対象となる配列の目的の要素のアドレ
   スを算出するオブジェクトコードを生成するにあたり、
   前記プログラムの配列参照部における配列内の添字とし
   て、変数とイミディエット値との演算からなる場合、プ
   ログラムのリンク時にそのアドレス値が決まる前記配列
   の先頭アドレスと前記イミディエット値との加減算から
   定めるアドレス値を先に生成しておき、該アドレス値と
   前記変数値との前記演算からアクセス対象の配列の要素
   をアクセスするオブジェクトコードを生成する処理を、
   コンピュータ上で実行するためのプログラムを記録した
   記録媒体。