编译器的中间代码，是一种类似汇编的三地址码。

中间代码生成，就是把抽象语法树转化成中间代码的序列（线性表）。

计算机的内存就是一个巨大的一维数组，当源代码通过抽象语法树这个过渡结构，转化成中间代码的线性表之后，就与内存的结构一样了。

然后把它翻译成机器码之后，就可以直接加载到内存里运行，就像我们最后看到的可执行程序一样。

通俗点说，中间代码生成，就是把if else / while / for等复杂的分支循环结构，转化为if goto这种简单结构。

通过比较和跳转来表达程序的复杂逻辑（与汇编一样）。

中间代码生成

上图分别是一段简单代码的源码、抽象语法树、和中间代码。

中间代码和汇编码的差别是非常小的，无非是汇编必须用寄存器，而中间代码可以用变量名。

在指令的设计上，二者几乎相同。

中间代码的序列是一维的，如果没有跳转指令，代码就只能按照先后顺序依次运行。

源代码里的复杂逻辑结构，是在这个基础上通过跳转指令来实现的。

在什么情况下跳转，需要根据比较运算的结果来确定。

在汇编里的比较运算，一般有2条指令：cmp和test。

cmp指令：它是把两个操作数做减法，然后根据结果大于0、小于0、等于0来作为条件。

test指令：它是把两个操作数做（按位）与运算，结果只有2个：等于0、不等于0。

跳转指令，则分为绝对跳转（jmp）和条件跳转（jcc）。

中间代码的指令与汇编是类似的，也是这么设计的。

要把抽象语法树转化为中间代码，只需要把它遍历一遍就可以。

抽象语法树的遍历，必须根据每个节点的类型做不同的处理，这就是程序的语义。

1，if / else语句的中间代码生成：

先处理条件表达式，然后处理if主体块，最后是else部分（有时没有）。

if (i < 10) i++;

else i--;

它的中间代码生成，过程如下：

首先处理条件表达式，获得中间代码：

cmp i, 10，

这个比较运算有2个结果i < 10或i >= 10，前者进入if分支，后者进入else分支，所以这里要添加一行条件跳转：

jge great，当i >= 10时，即条件不成立时，跳转到else分支。

然后处理if主体块，即i++，它的中间代码很简单：

inc i，

在if主体块的末尾需要添加一个绝对跳转，跳过接下来的else分支，到达整个if语句块之后的其他代码的开头：

jmp end，因为这里就几行代码，if分支处理完之后跳转到程序末尾end。

else分支的代码紧接在这里，因为是从条件表达式的后面跳转过来的，它带有1个标号：

great: dec i，

这个great标号，在生成机器码的时候要计算成具体的内存偏移量。

在中间代码生成阶段，这个偏移量是没法确定的，暂时用标号表示。

最后是程序的末尾：

end.

2，while语句的中间代码生成：

while (i < 10) i++;

while语句的中间代码生成，与if语句的区别是，它有一个往回跳的跳转指令。

在while主体块的末尾，跳转回while的开头，再次进行条件表达式的检测，从而形成循环。

while的中间代码

条件表达式：

start:

cmp i, 10，

如果条件不成立，则直接跳过整个while语句块：

jge end，

while的主体部分：

inc i，

跳转回while的开头：

jmp start，因为要从这里跳转回开头，所以开头要加标号start。

结尾：

end.

while流程图

while是一个循环语句，转化成中间代码之后的流程图如上。

一般情况下，在转化成中间代码时会把while语句写成if do while语句，以保证循环有唯一的入口和出口。

while (i < 10) i++;

等价于：

if (i < 10) {

// 循环入口

do {

i++;

} while (i < 10);

// 循环出口

}

这么一改写之后，除非while循环里有goto语句，否则它的入口和出口必然在if语句块与do while语句块之间。

很多编程教材上都不建议使用goto，就是因为goto不但会打乱源代码的可读性，而且还会给编译器的循环分析制造麻烦。

3，for循环的中间代码生成：

先处理初始化表达式，再处理条件表达式，然后是循环体，最后是更新表达式。

例如：

int sum = 0;

for (int i = 0; i < 10; i++) sum += i;

mov 0, sum，

for循环开始，初始化表达式：

mov 0, i，

条件表达式：

cond：

cmp i, 10，

jge end，// 如果条件不成立，跳转到末尾

循环体：

add sum, sum, i，// 循环体的三地址码

更新表达式：

inc i，

跳转回去，再次比较条件表达式：

jmp cond，

结束：

end.

for循环的初始化表达式并不会被多次运行，严格来说它并不是循环的一部分。

为了让for循环和while循环一样具有唯一的入口和出口，它也可以改写成if do while的形式：

int sum = 0;

int i = 0; // 初始化表达式

if (i < 10) { //条件表达式

// 循环入口

do {

sum += i; //循环体

i++; //更新表达式

} while (i < 10); // 条件表达式

// 循环出口

}

在循环体里只有break或continue语句，而没有goto语句的情况下，无论是while还是for循环的入口和出口都是唯一的。

4，顺序表达式语句，

这类语句的中间代码生成就比较简单了，就是根据运算符的优先级来的。

例如，a = b + c * d：

mul t0, c, d，

add t1, b, t0，

mov t1, a，

其中t0和t1是编译器生成的临时变量，用于存储中间计算结果。

在抽象语法树上，运算符的优先级越高，越接近叶子节点。

我在scf编译器框架里，直接拿运算符的AST节点当作了临时变量[捂脸]懒得去额外记录临时变量了。

这只是一个大概的简介，具体的实现细节还是很多的。

scf的中间代码生成，在文件scf_operator_handler_3ac.c里，它在scf/core目录。

中间代码也叫三地址码，3 address code，简写为3ac[呲牙]