如何在MIPS 32中的for-循环中使用set < (SLT)语句？

Question

我正在做一些家庭作业，我的问题是，我应该包括SLT (如果小于)线在这个for-循环程序集中，但我不知道如何做。我发现this question很有用，但我不能使用BLT (分支如果小于)语句，教授确实引入了宏，但这个问题指定使用SLT。最后，我只是在我的作业语句中使用了它，但我觉得这几乎不能满足教授的要求，下面是这样的语句：slt $t2, $t0, $t1 #t2 holds y = 1 if i < x。它根本不符合代码，它没有一个目的，我觉得它应该涉及到for-循环，有什么建议吗？

下面是程序集表示的基本for-循环：

for (i=0; i<x; i++) 
   y = y * 2; 

以下是MIPS 32中的汇编代码：

.text
.globl main
main:
    li $t1, 7          #test val num of iterations, x = 7
    li $t0, 0          #t0 is our counter i = 0
    #li $t2, 1         #another way to assign y = 1
    slt $t2, $t0, $t1  #t2 holds y = 1 if i < x
    
loop:
    beq $t0, $t1, end  #if (i)t0 == (x)7 end loop
    add $t2, $t2, $t2  #body, y = y * 2
    addi $t0, $t0, 1   #add 1 to i, t0
    j loop             #jump back to the top
end:
    li $v0, 10
    syscall

Answer 1

您说得对，slt并不是用于循环控制，因为它不涉及循环。

条件i<x是循环迭代过程中的一个动态条件，因为i会改变每个迭代。

如果单步调试，您可能已经注意到了这个缺陷。

但有一个问题是，您没有使用很好的伪代码，因为y从来没有初始化过。我们仍然可以使用这个方法，但是请注意，您已经选择以某种方式初始化y，而这并不是给定伪代码的一部分。

您用汇编语言编写的代码具有等效的伪代码：

y = i < x;              // bad: outside the loop and modifying y
for (i=0; i!=x; i++)    // bad: using condition i!=x
    y = y + y;          // good: valid for y = y * 2;

您能看到这个伪代码与原始代码不一样的几种方式吗?将y初始化为非原始代码，并且循环退出条件，i!=x与原始代码不同。这个伪代码在逻辑上不是等价的，并且不会运行与原始代码相同的代码。

让我们从更基本的原则和逻辑转换入手，这样您就可以看到其中的一些问题：

for (i=0; i<x; i++) 
   y = y * 2; 

我们首先将这个for-循环转换为等效的while -循环，因为while循环更显式：

i = 0;
while ( i < x ) {
    y = y * 2;
    i++;
}

接下来，我们将这个while-循环转换为汇编语言的if-goto标签样式，因为这是更明确的，并且每一个这样的步骤都使我们更接近汇编语言。您将真正开始看到循环中的是什么，什么不是，即使这仍然是伪代码(fyi，这个if-goto-标签在C中是允许的)。

    i = 0;
loop1:
    if ( ! (i < x) ) goto loop1Done;  // Exit loop when i < x is false
    y = y * 2;
    i++;
    goto loop1;
loop1Done:

首先要注意的是，在汇编语言的if-goto标记风格中，如果我们想让程序做其他事情，我们使用if -goto。希望您可以看到，由于if-goto的语义，自然操作是告诉处理器什么时候退出循环--而不是像在C中那样在循环中停留--从而否定条件(MIPS可以通过多种方式处理)。

接下来，我们可以清楚地看到，关系操作i < x (及其否定)在循环中是必需的，因此必须在循环的每次迭代中重复。

操作if ( ! (i < x) ) goto ...是合法的C代码，但可以在伪代码中更多地重声明为：if ( i < x is false ) goto ...。

slt可以像您在$t0中用操作数描述的那样使用，在$t1中可以使用x，所以这个部分很好，但是结果需要转到一个新的临时寄存器中，而不是关闭原始值y (在原始伪代码中没有指定). --让我们想象使用$t10作为这个替代临时的。所以，slt $t10, $t0, $t1，并注意它在循环中的位置。

现在要测试条件测试的条件分支部分。我们要测试i<x比较的结果是假的，如果是这样的话，分支要退出循环。这样的分支需要测试$t10，因为这样一个分支保存了来自slt的i<x的结果，为了测试这个布尔值是否为假，我们将使用beq $t10 $0 loop1Done，如果$t10等于false ($0总是假的)，那么执行退出循环的goto/分支。

留给读者的练习是完成从if-goto标签伪/C代码到汇编代码的逻辑转换。

另外，从上面的讨论中还可以注意到，您的原始伪代码并不是独立的：y的初始化是必要的，因此为了实际运行这个MIPS转换代码，您必须添加这样的初始化(如果y的寄存器恰好是0，因为模拟器会初始化它，那么循环将是最没有意义的，因为y=0*2将不会做什么不同的重复操作)。