5.5.1 编译器的结构
在4.1.7部分中，为了把分析与执行分开，我们已经修改了我们的原来的元循环的解释器。
我们分析每个表达式来生成一个执行程序，它带有一个环境为实际参数并且执行要求的操作。
在我们的编译器中，我们将做必要的相同的分析。代替生成执行程序的是，然而，我们将生成
被我们的寄存器机器运行的指令的序列。
程序compile是在编译器中的最顶层的分发程序。它对应着4.1.1部分中的eval程序，4.1.7部分
中的analyze程序，和在5.4.1部分中的显式控制的解释器的eval-dispatch入口点。编译器像
解释器一样，使用在4.1.2部分中定义的表达式语法的程序。compile执行一个类型分析，根据
是被编译的表达式的语法类型。对于每一个表达式的类型，它都分发一个特定的代码生成器：
(define (compile exp target linkage)
(cond ((self-evaluating? exp)
(compile-self-evaluating exp target linkage))
((quoted? exp) (compile-quoted exp target linkage))
((variable? exp)
(compile-variable exp target linkage))
((assignment? exp)
(compile-assignment exp target linkage))
((definition? exp)
(compile-definition exp target linkage))
((if? exp) (compile-if exp target linkage))
((lambda? exp) (compile-lambda exp target linkage))
((begin? exp)
(compile-sequence (begin-actions exp)
target
linkage))
((cond? exp) (compile (cond->if exp) target linkage))
((application? exp)
(compile-application exp target linkage))
(else
(error "Unknown expression type -- COMPILE" exp))))
* 目标与连接
compile和代码生成器两个参数再加上要编译的代码。这是一个目标，它指定在编译后的代码中
哪个寄存器是表达式返回的值。也有一个连接的描述符，它描述当它完成它的执行后，从表达式
的编译中得到的结果代码如何继续。连接描述符能要求代码做如下的三件事其中之一：
.在序列中继续下一条指令（这由连接描述符next指定）
.从被编译的程序返回（这由连接描述符return指定）
.跳入一个被命名的入口点（这通过使用目标的标签作为连接描述符来指定）
例如，编译表达式5,(它是自解释的)带有一个val寄存器的目标和一个next的连接描述符，应该生成
指令如下：
(assign val (const 5))
编译相同的表达式带有连接描述符是return应该生成如下的指令
(assign val (const 5))
(goto (reg continue))
在第一个例子中，执行将继续到序列中的下一条指令。在第二个例子中，
我们将从一个程序调用中返回。在这两个例子，表达式的值将被放在目
标val寄存器中。
* 指令序列与栈的使用
每个代码生成器返回一个指令序列包括了为表达式生成的目标代码。通过组合更简单
的为子表达式的代码生成器的输出完成了复合的表达式的代码生成，正如通过解释子
表达式来完成了复合的表达式的解释。
组合指令序列的最简单的方法是叫做append-instruction-sequence的程序。它以
任意数量的指令的能被顺序的执行的序列为参数；它把它们合并起来并且返回组合
的序列。也就是，如果<seq1>和<seq2>是指令的序列，那么解释
(append-instruction-sequences <seq1> <seq2>)
生成序列
<seq1>
<seq2>
无论何时，寄存器可能需要被保存，编译器的代码生成器使用preserving,它是一个组合
指令序列的更微妙的方法。preserving带有三个实际参数，一个寄存器的集合，两个被
顺序执行的指令序列。它以这样的一种方式来合并序列，就是如果第二个序列的执行需
要寄存器，第一个序列的执行之上保留寄存器集合中的每个寄存器的内容。也就是，如
果第一个序列修改了寄存器，并且第二个序列实际需要寄存器的原来的内容，那么preserving
能在第一个序列与第二个序列合并之前，在第一个序列的前后包装上寄存器的一个保存
与恢复的指令。否则，preserving简单地返回合并的指令序列。因此，例如：
(preserving (list <reg1> <reg2>) <seq1> <seq2>)
生成了如下的四种指令序列之一，依赖于<seq1> 和<seq2> 如何 使用 <reg1>和<reg2>:
<seq1> | (save <reg1>) | (save <reg2>) | (save <reg2>) |
<seq2> | <seq1> | <seq1> | (save <reg1>) |
| (restore <reg1>)|(restore <reg2>) | <seq1> |
| <seq2> | <seq2 > |(restore <reg1>)|
| | |(restore <reg2>) |
| | | <seq2> |
通过使用preserving来组合指令序列，编译器避免了不必要的栈操作。用preserving
也分离了是否生成保存与恢复指令的细节，把它们从写每个独立的代码生成器的关注
中分离出来。在事实上，没有保存与恢复的指令是由代码生成器显式地生成的。
在原则上，我们能把一个指令序列简单地表示为一个指令的列表。通过执行普通的
列表的append操作append-instruction-sequence能合并指令序列。然而，
preserving将成为一个复杂的操作，因为它可能不得不分析每个指令序列，来确定
序列如何使用它的寄存器。Preserving像它的复杂一样而没有效率，因为它不得不
分析每个指令序列的实际参数，即使这些序列可能它们本身通过调用preserving而
组装的，而它的每个部分可能已经被分析过了。为了避免这种重复的分析，我们将
把每个指令序列与它的寄存器的使用的某些信息关联起来。当我们组装一个基本的
指令序列时我们将显式地提供这种信息，并且组合指令序列的程序将为了组合的序列
从子序列中关联的信息进行推导寄存器的使用的信息。
一个指令序列将包括了三个方面的信息：
. 在序列中的指令被执行之前，寄存器的集合必须被初始化（这些寄存器被序列所需要）
. 在序列的指令修改了寄存器的值，这些值所属的寄存器的集合
. 在序列中的实际的指令（也叫做语句）
我们将表示一个指令序列作为一个有三个部分的列表。指令序列的组装子如下：
(define (make-instruction-sequence needs modifies statements)
(list needs modifies statements))
例如，两个指令的序列是在当前的环境中，查找变量x的值，把结果赋给val,并且然后返回，
要求寄存器env 和continue已经被初始化，并且修改了寄存器val.因此，这个序列被组装成：
(make-instruction-sequence '(env continue) '(val)
'((assign val
(op lookup-variable-value) (const x) (reg env))
(goto (reg continue))))
我们有时需要组装一个没有语句的空的指令序列：
(define (empty-instruction-sequence)
(make-instruction-sequence '() '() '()))
组合指令序列的程序被显示在5.5.4部分中。
练习5.31
在解释一个程序应用中，显式控制的解释器在操作符的解释的前后
总是保存与恢复env寄存器，在每个操作数的解释前后，除了最后一个操作数，
在每个操作数的解释前后，保存与恢复arg1寄存器, 在操作数的序列的解释前后，
保存与恢复proc寄存器。对于如下的组合中的每一个，说出这些保存与恢复的操作，
哪个是多余的，并且因此能被编译器的preserving机制给消除的：
(f 'x 'y)
((f) 'x 'y)
(f (g 'x) y)
(f (g 'x) 'y)
练习5.32
使用preserving机制，编译器将避免了在操作符中一个符号的情况下，在组合的操作符
解释前后 加上保存与恢复寄存器env.我们也把这样的优化构建进了解释器。的确，5.4
部分中的显式控制的解释器已经准备好了执行一个相似的优化，通过处理没有操作数
的组合作为一个特殊的例子。
a.扩展显式控制的解释器，让它把表达式的组合中的操作符是符号的识别为一个单独的类别，
在解释这样的表达式时利用这个事实。
b. 阿丽莎建议通过扩展解释器来识别越来越多的特例，我们能集成所有的编译器的优化，
并且这将削弱了编译的优势，你如何看待这种想法？