Question

对于我的毕业论文，我选择实施ICFP 2004 contest的任务。

任务 - 我将其翻译成自己 - 是编写一个编译器，将高级ant语言翻译成低级ant-assembly。在我的例子中，这意味着使用用Clojure（一种Lisp方言）编写的DSL作为产生反汇编的高级蚂蚁语言。

更新

ant-assembly有几个限制：没有用于调用函数的汇编指令（也就是说，我不能写CALL function1, param1），也没有从函数返回，也没有将返回地址压入堆栈。此外，根本没有堆栈（用于传递参数），也没有任何堆或任何类型的内存。我唯一拥有的是GOTO / JUMP指令。

实际上，ant-assembly用于描述状态机的转换（=蚂蚁的“大脑”）。对于“函数调用”（=状态转换），我所有的都是JUMP / GOTO。

虽然没有像堆栈，堆或适当的CALL指令那样的东西，但我仍然希望能够在ant-assembly中调用函数（通过JUMPing到某些标签）。在几个地方我读到将Clojure DSL函数调用转换为延续传递样式（CPS）我可以避免使用堆栈[1]，并且我可以将我的ant-assembly函数调用转换为普通JUMP（或GOTO）。这正是我需要的，因为在ant-assembly中我根本没有堆栈，只有GOTO指令。

我的问题是，在ant-assembly函数完成后，我无法告诉解释器（解释ant-assembly指令）在哪里继续。也许一个例子有帮助：

高级Clojure DSL：

(defn search-for-food [cont]
  (sense-food-here? ; a conditional w/ 2 branches
    (pickup-food ; true branch, food was found
      (go-home ; ***
        (drop-food
          (search-for-food cont))))
    (move ; false branch, continue searching
      (search-for-food cont))))

(defn run-away-from-enemy [cont]
  (sense-enemy-here? ; a conditional w/ 2 branches
    (go-home ; ***
      (call-help-from-others cont))
    (search-for-food cont)))

(defn go-home [cont]
  (turn-backwards
    ; don't bother that this "while" is not in CPS now
    (while (not (sense-home-here?))
      (move))) 
    (cont))

我想从go-home函数生成的ant-assembly是：

FUNCTION-GO-HOME:
  turn left nextline
  turn left nextline
  turn left nextline ; now we turned backwards
SENSE-HOME:
  sense here home WE-ARE-AT-HOME CONTINUE-MOVING
CONTINUE-MOVING:
  move SENSE-HOME
WE-ARE-AT-HOME:
  JUMP ???

FUNCTION-DROP-FOOD:
  ...

FUNCTION-CALL-HELP-FROM-OTHERS:
  ...

上面的ant-asm指令的语法：

turn direction which-line-to-jump
sense direction what jump-if-true jump-if-false
move which-line-to-jump

我的问题是我找不到要写入程序集中最后一行的内容（JUMP ???）。因为 - 正如您在示例中所看到的那样 - go-home可以使用两个不同的延续来调用：

(go-home
  (drop-food))

和

(go-home
  (call-help-from-others))

go-home完成后，我想拨打drop-food或call-help-from-others。汇编时：我到家后（= WE-ARE-AT-HOME标签）我想跳转到标签FUNCTION-DROP-FOOD或FUNCTION-CALL-HELP-FROM-OTHERS。

如果没有堆栈，如果不将下一条指令（= FUNCTION-DROP-FOOD / FUNCTION-CALL-HELP-FROM-OTHERS）的地址推送到堆栈，我怎么能这样做呢？我的问题是我不明白继续传递样式（=没有堆栈，只有GOTO / JUMP）可以帮助我解决这个问题。

（如果上述内容难以理解，我可以尝试再解释一下。）

非常感谢您的帮助！

-
[1]“解释它不需要控制堆栈或其他无限制的临时存储”。 Steele：Rabbit：Scheme的编译器。

Answer 1

是的，你已经提供了继续传递风格的确切动机。

看起来你已经将代码部分翻译成了continuation-passing-style，但并不完全。

我建议你看看PLAI，但我可以向你展示一下你的函数将如何转换，假设我可以猜测clojure语法，并混合使用scheme的lambda。

(defn search-for-food [cont]
  (sense-food-here? ; a conditional w/ 2 branches
   (search-for-food
    (lambda (r)
      (drop-food r 
                 (lambda (s)
                   (go-home s cont)))))
   (search-for-food
    (lambda (r)
      (move r cont)))))

我对你在寻找食物的事实感到有点困惑，无论你是否在这里感觉到食物，我发现自己怀疑这是一个奇怪的半翻译代码，或者只是并不意味着什么你认为这意味着。

希望这有帮助！

真的：去看看PLAI。 CPS变换在那里有很详细的介绍，尽管有很多东西可供你先阅读。

Answer 2

显然，你的两个基本选项是内联一切，没有“外部”程序（额外的信用在这里查找“内部”和“外部”的原始含义），或以某种方式“记住”你需要去的地方从程序“调用”中“返回”（其中返回点不一定需要落在“调用”点之后的物理位置）。基本上，返回点标识符可以是代码地址，分支表的索引，甚至是字符符号 - 它只需要识别相对于被调用过程的返回目标。

这里最明显的是在编译器中跟踪给定调用目标的所有返回目标，然后，在调用过程结束时，构建一个分支表（或分支梯形图）以从中选择一个几个可能的回归目标。（在大多数情况下，只有少数可能的返回目标，但对于常用的程序，可能有数百或数千个。）然后，在调用点，调用者需要加载一个带有其返回点索引的参数相对于被叫程序。

显然，如果被调用者又调用另一个过程，则必须以某种方式保留第一个返回点标识符。

毕竟，继续传递只是一种更为通用的返回地址形式。

Answer 3

你的蚂蚁汇编语言甚至不是图灵完备的。你说它没有内存，所以你应该如何为函数调用分配环境？你最多可以接受常规语言并模拟有限自动机：任何更复杂的东西都需要内存。要完成Turing-complete，你需要的是垃圾收集堆。要完成评估CPS术语所需的一切，您还需要一个间接的GOTO原语。 CPS中的函数调用基本上（可能是间接的）提供参数传递的GOTO，并且您传递的参数需要内存。

Answer 4

您可能对Andrew Appel的书 Compiling with Continuations 感兴趣。

如何避免使用延续传递样式的堆栈？

4 个答案: