14.1.3 セマンティク・ステップ実行 (Alpha のみ)

セマンティク・ステップ実行(Alphaシステムのみで使用可能)を行うことにより，最適化されたコードをステップ実行するとき，混乱を少なくすることができます。セマンティク・ステップ実行モードは，従来の行単位ステップ・モード，命令単位ステップ・モードを補足するものです。セマンティク・ステップ実行に使用するコマンドとして，SET STEP SEMANTIC_EVENTとSTEP/SEMANTIC_EVENTの2種類のコマンドがあります。

◆セマンティク・イベント

最適化されたコードをステップ実行するときの問題として，明らかなソース・プログラムの位置が前後に「動き回り」，同じ行が何度も現れるということがあります。実際，STEP LINEモードでコードを前方向に実行している場合でも，STEP コマンドのたびに同じ命令が繰り返されることもあります。

この問題は，セマンティク・イベントの注釈命令によって対応できます。セマンティク・イベントは，次の2つの理由で重要です。

• プログラムの効果が実際に発生する箇所を示す。

• これらの効果が，プログラム内のイベントの順序と非常に近い順序で発生する。

セマンティク・イベントは，以下のいずれかになります。

• データ・イベント --- ユーザ変数への割り当て

• 制御イベント --- 呼び出しを除く，制御の条件転送，非条件転送による制御フローの決定

• 呼び出しイベント --- ( ステップ実行されないルーチンの ) 呼び出しまたは呼び出しからの復帰

ただしセマンティク・イベントは，必ずしもイベント割り当て，制御の転送，呼び出しに限られるものではありません。例外として次のようなものがあります。

• 複合値または X_floating 値に 2 つの命令を割り当てる必要があるとき，最初の命令だけがセマンティク・イベントとして扱われる。

• case 構成体や select 構成体を持つ分岐の判断ツリーのように， 1 つの高レベル構成体にそれを構成する分岐が複数ある場合，最初の分岐だけがセマンティク・イベントとして扱われる。

• ある種の文字列や記憶域のコピー操作を処理する OTS$MOVE を呼び出す場合のように，コンパイラ固有のヘルパ・ルーチンになっているルーチンを呼び出すとき，この呼び出しはセマンティク・イベントとみなされない。つまり，呼び出しの場合でも制御は停止しない。
  このようなルーチンにステップ移動するときは，次のいずれかを行う。

  • ルーチンのエントリ・ポイントにブレークポイントをセットする。

  • 該当する呼び出しになるまで一連の STEP/INSTRUCTION コマンドを使用し，そのあと STEP/INSTRUCTION/INTO コマンドを使用して，呼び出される側のルーチンに入る。

• ある行の中に複数のセマンティク・イベントがあって，同じ行番号が使用されているとき，最初のイベントのみが使用される。

◆SET STEP SEMANTIC_EVENTコマンド

SET STEP SEMANTIC_EVENTコマンドは，省略時のステップ実行モードをセマンティクとして確立します。

◆STEP/SEMANTIC_EVENTコマンド

STEP/SEMANTIC_EVENTコマンド(セマンティク・モードになっているときは単にSTEPでも同等)は，次のセマンティク・イベントが割り当て，制御の転送，呼び出しのいずれであっても，そのイベントにブレークポイントをセットします。そのイベントに移るまで，実行が進みます。さまざまな行/文があれば，そのうちのいくつかがプロセスを阻害しない方法で実行されます。セマンティク・イベントに移る(つまりそのイベントに対応する命令に移ったが，まだ実行されていない状態)と，実行が停止します(STEP/LINEを使用しているときに次の行に移るのと同様)。

◆セマンティク・ステップ実行の例

次に示すCプログラムdoct2の内容は，最適化の場合の注意事項を示しています。

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
 
int main(unsigned argc, char **argv) { 
    int w, x, y, z=0; 
 
    x = atoi(argv[1]); 
    printf("%d\n", x); 
 
    x = 5;                     
    y = x;                     
 
    if (y > 2) {               /* always true */ 
        printf("y > 2"); 
        } 
    else { 
        printf("y <= 2"); 
        } 
 
    if (z) {                   /* always false */ 
        printf("z"); 
        } 
    else { 
        printf("not z"); 
        } 
 
    printf("\n"); 
    } 

次の2つの例は，最適化したdoct2プログラムによって，行単位でステップ実行した場合の例と，セマンティク・イベントによりステップ実行した場合の例で，上記と対照をなしています。

• 行単位のステップ実行

  $ doct2:=$sys$disk:[]doct2 $ doct2 6 Debugger Banner and Version Number Language:: Module: Doct2: GO to reach DBG> go break at routine DOCT2\main 654: x = atoi(argv[1]); DBG> step stepped to DOCT2\main\%LINE 651 651: int main(unsigned argc, char **argv) { DBG> step stepped to DOCT2\main\%LINE 654 654: x = atoi(argv[1]); DBG> step stepped to DOCT2\main\%LINE 651 651: int main(unsigned argc, char **argv) { DBG> step stepped to DOCT2\main\%LINE 654 654: x = atoi(argv[1]); DBG> step stepped to DOCT2\main\%LINE 655 655: printf("%d\n", x); DBG> step stepped to DOCT2\main\%LINE 654 654: x = atoi(argv[1]); DBG> step stepped to DOCT2\main\%LINE 655 655: printf("%d\n", x); DBG> step 6 stepped to DOCT2\main\%LINE 661 661: printf("y > 2"); DBG> step y > 2 stepped to DOCT2\main\%LINE 671 671: printf("not z"); DBG> step not z stepped to DOCT2\main\%LINE 674 674: printf("\n"); DBG> step stepped to DOCT2\main\%LINE 675 675: } DBG> step 'Normal successful completion' DBG>

• セマンティク・イベントによるステップ実行

  $ doct2:=$sys$disk:[]doct2 $ doct2 6 Debugger Banner and Version Number Language:: Module: Doct2: GO to reach DBG> set step semantic_event DBG> go break at routine DOCT2\main 654: x = atoi(argv[1]); DBG> step stepped to DOCT2\main\%LINE 654+8 654: x = atoi(argv[1]); DBG> step stepped to DOCT2\main\%LINE 655+12 655: printf("%d\n", x); DBG> step 6 stepped to DOCT2\main\%LINE 661+16 661: printf("y > 2"); DBG> step y > 2 stepped to DOCT2\main\%LINE 671+16 671: printf("not z"); DBG> step not z stepped to DOCT2\main\%LINE 674+16 674: printf("\n"); DBG> step stepped to DOCT2\main\%LINE 675+24 675: } DBG> step stepped to DOCT2\__main+104 DBG> step 'Normal successful completion' DBG>

セマンティク・ステップ実行の動作は，行単位のステップ実行と比べてはるかに滑らかで，直線的な方法になります。またセマンティク・ステップ実行では，問題のある重要な箇所で停止します。一般的に，最適化したコードを行単位でステップ実行する場合に特徴的な，コードが前後に「動き回」ることによる混乱は，セマンティク・ステップ実行の場合，激減するかまたは完全になくなります。ソース・プログラムの順序変更により，実行特性が向上することもありますが，通常フローは上から下に向かって移動します。

ステップ実行の密度は，行単位のステップ実行とセマンティク・ステップ実行とで異なります。行単位の方が大きくなることもあり，セマンティクの方が大きくなることもあります。たとえば，セマンティクの性質によりセマンティク・イベントを構成する文は，その文が完全に最適化されている場合，セマンティク・ステップ実行で出てくることはありません。このように，セマンティク・リージョンは複数の行にまたがっており，最適化された行はスキップされるということになります。

14.1.4 レジスタの使用

コンパイラは，1つの式の値は2つの出現の間では変化しないものと判断し，その値をレジスタに保存することがあります。このような場合，コンパイラは次の出現では値の再計算は行わず，レジスタに保存されている値が有効であるとみなします。

プログラムをデバッグしている間に，式中の変数の値を変更するためにDEPOSITコマンドを使用しても，レジスタに保存されている対応する値は変更されません。したがって，処理を続行する場合，式中の変更された値ではなくレジスタの値が使用され，予期しない結果になることがあります。

さらに，非静的変数( 第 3.4.3 項 を参照)の値がレジスタに保存されている場合，メモリ内にあるその値は通常，無効になります。したがって，このような状況下では，変数に対してEXAMINEコマンドを入力すると誤った値が表示されることがあります。

14.1.5 存在期間分割変数

最適化してコンパイルするとき，コンパイラが変数を，別個に割り当てることのできるいくつかの部分変数に「分割」して，その変数で存在期間分割による分析を実行することがあります。その結果，元の変数が，別々の時間に別々の場所(場合によってはレジスタ，場合によってはメモリ，場合によってはどこにもない)に置かれているということも可能になります。異なる部分変数を使用すれば，それぞれの変数を同時にアクティブにすることもできます。

Alpha プロセッサでは， EXAMINEコマンドを使用すると，プログラムのどの場所で変数が定義されているかが表示されます。変数が不適切な値のとき，この位置の情報により，変数の値がどこで割り当てられているか判断することができます。また/DEFINITION S修飾子により，この位置の数を省略時の5から別の値に変更できるようになっています。

存在期間分割による分析は，スカラ変数およびパラメータのみに適用されます。配列，レコード，構造体，その他の集合体には適用されません。

◆存在期間分割処理の例

次の例は，存在期間分割処理の例を示しています。最初の例は，小さなCプログラムですが，ここでは，左の段の数字が行番号を表しています。

385 doct8 () { 386 387 int i, j, k; 388 389 i = 1; 390 j = 2; 391 k = 3; 392 393 if (foo(i)) { 394 j = 17; 395 } 396 else { 397 k = 18; 398 } 399 400 printf("%d, %d, %d\n", i, j, k); 401 402 }

最適化されているプログラムで，デバッグのために，コンパイル，リンク，実行を行うとき，次のようなダイアログが表示されます。

$ run doct8

. . . DBG> step/into stepped to DOCT8\doct8\%LINE 391 391: k = 3; DBG> examine i %W, entity 'i' was not allocated in memory (was optimized away) DBG> examine j %W, entity 'j' does not have a value at the current PC DBG> examine k %W, entity 'k' does not have a value at the current PC

変数 i のメッセージが，変数 j， k のメッセージと異なることに注意してください。変数 i は，メモリ (レジスタ，コア，その他) に全く割り当てられていないため，その値を再度テストする意味はありません。比較のために見てみると， j と k には，この時点で「現在の PC」に値がありません。これ以降のプログラムの中で出てきます。

もう1行ステップ実行すると，次のようになります。

DBG> step stepped to DOCT8\doct8\%LINE 385 385: doct8 () {

これを見ると，1ステップ戻っているように見えます。最適化(スケジューリング )したコードで共通の現象です。この問題については， 第 14.1.2 項 の「セマンティク・ステップ実行モード」の項で説明しています。さらにステップ実行を続けると，次のようになります。

DBG> step 5 stepped to DOCT8\doct8\%LINE 391 391: k = 3; DBG> examine k %W, entity 'k' does not have a value at the current PC DBG> step stepped to DOCT8\doct8\%LINE 393 393: if (foo(i)) { DBG> examine j %W, entity 'j' does not have a value at the current PC DBG> examine k DOCT8\doct8\k: 3 value defined at DOCT8\doct8\%LINE 391

ここでは j がまだ定義されていませんが，k には3という値があります。この値は391行目で割り当てられているものです。

ソースでは，k の前に j に値が割り当てられている (390行目)ため，これはすでに表示されていなければなりません。ここでも最適化(スケジューリング)したコードで共通の現象が発生しています。

DBG> step stepped to DOCT8\doct8\%LINE 390 390: j = 2;

ここで j の値が表示されます。

DBG> examine j %W, entity 'j' does not have a value at the current PC DBG> step stepped to DOCT8\doct8\%LINE 393 393: if (foo(i)) { DBG> examine j DOCT8\doct8\j: 2 value defined at DOCT8\doct8\%LINE 390

400行目のprint文までスキップし，j の値をテストします。

DBG> set break %line 400 DBG> g break at DOCT8\doct8\%LINE 400 400: printf("%d, %d, %d\n", i, j, k); DBG> examine j DOCT8\doct8\j: 2 value defined at DOCT8\doct8\%LINE 390 value defined at DOCT8\doct8\%LINE 394

j の値を定義した位置が複数あります。IF 節で選択されるパスにより，どちらかの位置が適用されます。この機能を使用すれば，変数が明らかに不適切な値の場合，その場所を調べることができ，同時に値がどこから来ているのかについても調べることができます。

次の例のようにSHOW SYMBOL/ADDRESSコマンドを使用すると，あるシンボルの存在期間分割情報を表示することができます。

DBG> show symbol/address j data DOCT8\doct8\j between PC 131128 and 131140 PC definition locations are at: 131124 address: %R3 between PC 131144 and 131148 PC definition locations are at: 131140 address: %R3 between PC 131152 and 131156 PC definition locations are at: 131124 address: %R3 between PC 131160 and 131208 PC definition locations are at: 131124, 131140 address: %R3

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