第13章 优化与可调试性

一、前言

在行为正确的前提下，我们可以添加“看得更清、跑得更顺”的能力：简单优化与调试信息（行号表）。

二、目标

• 了解常量折叠/死代码消除/短路求值的入门实现思路
• 在生成中添加 visitLineNumber，用 javap -v 观察行号
• 保持现有测试通过，验证优化不改语义

三、设计

核心流程图：

架构交互图：

四、实现

目录树（关注项）：

src/main/java/com/lxg/codegen/CodeEmitter.java
src/main/java/com/lxg/frontend/AstBuilder.java

代码对照：常量折叠切入点（算术分支）

case ADD:
case SUB:
case MUL:
case DIV: {
    ValueType lt = emitExpression(be.left);
    ValueType rt = emitExpression(be.right);
    if (lt != ValueType.INT || rt != ValueType.INT) {
        throw new IllegalStateException("Arithmetic expects INT operands");
    }
    switch (be.op) {
        case ADD: mv.visitInsn(IADD); break;
        case SUB: mv.visitInsn(ISUB); break;
        case MUL: mv.visitInsn(IMUL); break;
        case DIV: mv.visitInsn(IDIV); break;
    }
    return ValueType.INT;
}

说明：在发射前可判断 be.left 与 be.right 是否为 IntLiteral，直接在编译期计算常量值并 pushInt，省去运行时运算。

代码对照：SourcePos 传递（便于行号表映射）

private static SourcePos pos(org.antlr.v4.runtime.Token t) {
    if (t == null) return null;
    return new SourcePos(t.getLine(), t.getCharPositionInLine());
}

public CompilationUnit build(LxgParser.ProgContext ctx) {
    List<Statement> statements = new ArrayList<>();
    for (LxgParser.StmtContext sc : ctx.stmt()) {
        statements.add((Statement) visit(sc));
    }
    return new CompilationUnit(pos(ctx.getStart()), statements);
}

说明：在语句发射前可基于 stmt.getPos().line 打 Label 并调用 visitLineNumber，实现源行到字节码的映射。

命令：

# 反汇编观察行号
java -jar target/my-language-0.1.0-SNAPSHOT.jar examples/arithmetic.lxg --emit-class=out/Program.class
javap -v out/Program.class | sed -n '1,200p'

五、测试

• 回归：运行现有测试确保输出不变
• 视觉验证：javap -v 输出包含 LineNumberTable，行号与源一致

六、总结

• 优化与可调试性应“先不破，再改良”，所有改动以测试与可视化为准绳；行号表是提升可定位性的利器