問一個關於寄存器與棧的問題?

01-03

今天得知曾經的計算機只有一個供算數運算指令使用的寄存器, 學編譯原理時也有隻由一個棧組成的棧式計算機. 因為同一天接受了這兩個概念, 所以很好奇這兩者有沒有什麼聯繫, 畢竟看到的指令和功能(用來運算))也挺相似的, 比如`Add`. 謝謝

因為這樣抽象最簡單，不然一上來就要你做寄存器分配，搞動態規劃，時間就都花在奇怪的地方上面了。CPU裡面的一大堆寄存器，在經過編譯器的分配之後，其實就等於不同時刻的若干個棧頂元素的一個view，如果只是從「如何生成一個能運行的代碼」的角度來看的話，其實也沒有什麼太大的區別。

然後你在任意時刻，你都能把每一個寄存器map到（實際上不存在的抽象的）堆棧的幾個棧頂元素里，但是不同的map的方法自然就會導致你生成的代碼不一樣（特別是x86/x64系列指令，寄存器的功能還不一樣，分配程序寫起來雞巴那麼長）。假設你能夠給出代碼的運行時間的一個估計的話，那麼如何在不改變表達式結構的前提下，求一個最好的寄存器分配的方法，其實就跟求最短路徑是差不多的。

關於你說的

曾經的計算機只有一個供算數運算指令使用的寄存器

可以給你舉個例子，增加點直觀理解。

比如多年前我用過的一款 8 位學習機 COMX PC-1，是以 RCA CDP1802 晶元作為 CPU 的計算機。CDP1802 是 8 位微處理器，只有一個 8 位累加器 D 和一個 1 位進位標誌寄存器 DF 可用來進行算術運算。對於二元算術運算，一個操作數必須在累加器 D 中，另一個必須在棧頂指示的內存中。雖然它有 16 個 16 位通用寄存器 R0 ~ RF，但是是不能直接進行算術運算的，只能存數。

假設 R8 和 R9 兩個寄存器中分別保存了 16 位數 0x1234 和 0xABCD，你希望計算這兩個數的和，保存到寄存器 R7 中，那麼機器指令是這樣的：

98 GHI R8 ; 取 R8 的高 8 位放入累加器 73 STXD ; 將累加器中的值入棧 88 GLO R8 ; 取 R8 的低 8 位放入累加器 73 STXD ; 將累加器中的值入棧 89 GLO R9 ; 取 R9 的低 8 位放入累加器 60 IRX ; 棧指針加 1，暴露棧頂。此時棧頂為 R8 低 8 位值 74 ADC ; 累加器的值加棧頂的值及進位，結果存入累加器，更新進位標誌 A7 PLO R7 ; 將累加器的值存為 R7 低 8 位 99 GHI R9 ; 取 R9 的高 8 位放入累加器 60 IRX ; 棧指針加 1。此時棧頂為 R8 高 8 位值 74 ADC ; 累加器的值加棧頂的值及進位，結果存入累加器，更新進位標誌 B7 PHI R7 ; 將累加器的值存為 R7 高 8 位

https://www.zhihu.com/question/35777031/answer/64575683?utm_source=wechat_sessionutm_medium=socialfrom=singlemessage

感覺題主可以看看這個？

沒什麼關係，用寄存器算數據，用棧存數據