编译器设计：检测三个地址代码中的循环

在编译器设计中，循环是一个非常重要的控制结构。检测三个地址代码中的循环是编译器设计的一个常见任务。本文将介绍三个地址代码的基本概念以及如何检测其中的循环。

三个地址代码

三个地址代码是一种中间代码形式，它将表达式和语句转换为基本块，每个基本块包含三个地址代码。一个三个地址指令由一个操作码和1-3个操作数组成。操作数可以是常量、变量或标签。例如：

T1 = 2 + 3

这是一个简单的三个地址指令，它将2和3相加，将结果存储在临时变量T1中。

检测循环

对于三个地址代码中的循环，我们需要检测基本块之间的控制流。一种常见的方法是使用图论。我们可以创建一个基本块的有向图，并检查其中的环。如果一个环包含了一个条件分支和一个非条件分支，我们就可以将其识别为循环。

以下是一个使用图论检测循环的示例算法：

1. 创建基本块的有向图G
2. 对于G中的每个强连通分量
3.     如果分量包含一个条件分支和一个非条件分支，将其标记为循环

在上述算法中，第3步检查每个强连通分量是否为循环。强连通分量是指图中所有点之间都存在至少一条有向路径的子图。

代码片段

下面是一个使用C语言写的代码片段，用于将基本块转换为有向图，并检查其中的循环：

struct BasicBlock {
  int id;
  vector<BasicBlock*> preds;
  vector<BasicBlock*> succs;
  vector<TAC*> code;
};

bool isLoop(BasicBlock* bb) {
  bool cond_br = false, uncond_br = false;
  for (auto code : bb->code) {
    if (code->is_conditional_branch()) {
      cond_br = true;
    } else if (code->is_unconditional_branch()) {
      uncond_br = true;
    }
  }
  return cond_br && uncond_br;
}

void detectLoops(vector<BasicBlock*> blocks) {
  for (auto block : blocks) {
    int i = 0;
    for (auto succ : block->succs) {
      if (isLoop(succ)) {
        // block -> succ is a loop
      }
      i++;
    }
  }
}

int main() {
  vector<BasicBlock*> blocks;
  // populate blocks with basic blocks and successors
  detectLoops(blocks);
  return 0;
}

在上述代码中，我们首先定义了一个基本块的结构体，其中包含一个唯一标识符、前驱和后继基本块列表以及三个地址代码列表。然后定义了一个函数isLoop，用于检查一个基本块是否为循环。最后定义了一个函数detectLoops，用于将基本块转换为图，并检查其中的循环。

总结

三个地址代码是编译器设计中常用的中间代码形式。检测其中的循环是编译器设计的一个重要任务。在本文中，我们介绍了三个地址代码及其基本概念，以及如何检测其中的循环。我们还提供了一个使用图论的示例算法和一段C代码片段，希望对编译器设计感兴趣的读者有所帮助。