C++转MIPS代码输出异常求助：无法得到正确结果25、109、321

问题描述 #

我是一名大学生，作业要求将下方C++代码转换为MIPS代码，但转换后的代码无法输出正确结果（预期输出25、109、321），距离截止只剩5小时，请求帮忙排查错误并提供正确代码，使用Mars4_5.jar编写.asm格式代码。

原C++代码 #

#include <iostream>
using namespace std;

int poly(int);
int pow(int, int);

int main() {
  int i;
  int result;

  for (i=2; i<=4; i++) {
    result = poly(i);
    cout << result << endl;
  }
}

int poly(int arg) {
  int temp1, result;
  temp1 = pow(arg, 4);
  result = pow(arg, 3);
  result = temp1 + result + 1;
  return result;
}

int pow(int arg0, int arg1) {
  int product = 1;
  for (int i=0; i<arg1; i++) {
    product *= arg0;
  }
  return product;
}

错误的MIPS代码 #

.data
newline: .asciiz "\n"

.text
globl main

main:
    
    li $t0, 2          
    li $t1, 4          

loop:
    
    bgt $t0, $t1, end  

    move $a0, $t0      
    jal poly           

    
    move $a0, $v0      
    li $v0, 1           
    syscall           

    
    li $v0, 4          
    la $a0, newline    
    syscall           

    addi $t0, $t0, 1  
    j loop             

end:
    li $v0, 10         
    syscall           

poly:
    addi $sp, $sp, -12
    sw $ra, 8($sp)
    sw $s0, 4($sp)

    move $s0, $a0

    move $a0, $s0
    li $a1, 4
    jal pow
    move $s1, $v0     

    move $a0, $s0
    li $a1, 3
    jal pow

    add $v0, $s1, $v0
    addi $v0, $v0, 1

    lw $ra, 8($sp)
    lw $s0, 4($sp)
    addi $sp, $sp, 12
    jr $ra

pow:
    addi $sp, $sp, -8
    sw $ra, 4($sp)
    sw $s0, 0($sp)

    li $s0, 1          

loop_pow:
    bge $a1, $zero, exit_pow  
    mul $s0, $s0, $a0   
    addi $a1, $a1, -1   
    j loop_pow          

exit_pow:
    move $v0, $s0       

    lw $ra, 4($sp)
    lw $s0, 0($sp)
    addi $sp, $sp, 8
    jr $ra

错误原因分析 #

• pow函数循环逻辑错误：原C++中pow函数循环执行arg1次乘法，但当前MIPS代码用bge $a1, $zero, exit_pow作为循环退出条件，初始$a1为4或3（均大于0），会直接退出循环，完全不执行乘法操作，返回值始终为1，导致计算结果错误。
• poly函数栈操作遗漏：poly函数中使用了$s1寄存器存储pow(arg,4)的结果，但未将$s1保存到栈中，违反MIPS调用规范，后续调用pow(arg,3)时会覆盖$s1的值，破坏之前的计算结果。
• 全局符号拼写错误：原代码中globl main应为.globl main，不符合MIPS汇编语法规范。

修正后的MIPS代码 #

.data
newline: .asciiz "\n"

.text
.globl main

main:
    li $t0, 2          
    li $t1, 4          

loop:
    bgt $t0, $t1, end  

    move $a0, $t0      
    jal poly           

    # 输出计算结果
    move $a0, $v0      
    li $v0, 1           
    syscall           

    # 输出换行符
    li $v0, 4          
    la $a0, newline    
    syscall           

    addi $t0, $t0, 1  
    j loop             

end:
    li $v0, 10         
    syscall           

poly:
    addi $sp, $sp, -16  # 扩展栈空间，新增$s1的保存位置
    sw $ra, 12($sp)
    sw $s0, 8($sp)
    sw $s1, 4($sp)

    move $s0, $a0

    # 调用pow(arg,4)并保存结果
    move $a0, $s0
    li $a1, 4
    jal pow
    move $s1, $v0     

    # 调用pow(arg,3)
    move $a0, $s0
    li $a1, 3
    jal pow

    # 计算最终结果：temp1 + result + 1
    add $v0, $s1, $v0
    addi $v0, $v0, 1

    # 恢复栈中保存的寄存器
    lw $ra, 12($sp)
    lw $s0, 8($sp)
    lw $s1, 4($sp)
    addi $sp, $sp, 16
    jr $ra

pow:
    addi $sp, $sp, -8
    sw $ra, 4($sp)
    sw $s0, 0($sp)

    li $s0, 1          

loop_pow:
    beq $a1, $zero, exit_pow  # 次数为0时退出循环，确保执行arg1次乘法
    mul $s0, $s0, $a0   
    addi $a1, $a1, -1   
    j loop_pow          

exit_pow:
    move $v0, $s0       

    lw $ra, 4($sp)
    lw $s0, 0($sp)
    addi $sp, $sp, 8
    jr $ra

验证说明 #

修正后的代码运行后会输出预期结果：

• 当i=2时：2^4 + 2^3 +1 = 16+8+1=25
• 当i=3时：3^4 +3^3 +1=81+27+1=109
• 当i=4时：4^4 +4^3 +1=256+64+1=321

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Lion98