MIPS汇编罗马数字解码器调试求助：地址越界与死循环问题

第一版代码：地址超出范围错误 #

问题现象 #

运行时触发“地址超出范围”错误，且无法正确返回解码结果。

错误原因 #

1. 循环终止条件错误：仅判断下一个字符是否为\0，未处理当前字符为\0的情况。当索引指向字符串结束符\0时，程序仍会继续循环，越界访问内存区域，触发地址错误。
2. 结果未存入返回寄存器：exit标签处未将计算结果$t0移动到返回寄存器$v0，导致main函数无法获取正确解码值。
3. 字符遗漏处理：当处理最后一个字符时，因下一个字符是\0，程序直接跳转到exit，导致最后一个字符未被解码累加。

解决思路 #

1. 修改循环终止逻辑：先检查当前字符是否为\0，若是则立即退出循环，避免越界访问。
2. 在exit标签处添加move $v0, $t0，将结果存入返回寄存器$v0。
3. 调整处理顺序：先获取当前字符并判断是否终止，再根据下一个字符的值决定加减操作，确保所有字符都被处理。

修正后的核心循环示例：

roman:
    li $t0, 0          # 初始化结果
    move $t1, $a0      # 保存输入字符串指针

roman_decoder:
    lb $t2, 0($t1)     # 加载当前字符
    beqz $t2, exit     # 当前字符为\0，退出循环

    lb $t3, 1($t1)     # 加载下一个字符
    move $a0, $t2
    jal romdigit       # 解码当前字符
    move $t4, $v0      # 保存当前字符的值

    beqz $t3, add_digit # 下一个字符为\0，直接累加当前值

    move $a0, $t3
    jal romdigit       # 解码下一个字符
    bgt $v0, $t4, subtract_digit # 下一个值更大，执行减法

add_digit:
    add $t0, $t0, $t4
    addi $t1, $t1, 1
    j roman_decoder

subtract_digit:
    sub $t0, $t0, $t4
    addi $t1, $t1, 2   # 跳过下一个字符，后续不再处理
    j roman_decoder

exit:
    move $v0, $t0
    jr $ra

第二版代码：程序无法终止 #

问题现象 #

程序陷入循环无法终止，无法回到main函数结束执行。

错误原因 #

1. 返回地址寄存器未保存：roman函数调用romdigit时，jal romdigit会覆盖$ra寄存器的值（原本存储main函数的返回地址）。当执行exit标签处的jr $ra时，会跳回romdigit调用后的指令，而非main函数，形成死循环。
2. 解码逻辑冗余：采用“当前值与前一个值比较”的方式，虽部分场景结果正确，但不符合罗马数字“当前值小于下一个值则减”的常规解码逻辑，易引发理解偏差和潜在错误。

解决思路 #

1. 保存与恢复返回地址：在roman函数入口处，将$ra保存到栈中，调用romdigit后再恢复$ra，确保能正确返回main函数。MIPS栈操作示例：

   roman:
       addi $sp, $sp, -4  # 分配栈空间
       sw $ra, 0($sp)     # 保存$ra到栈
       # ... 原有逻辑 ...
   exit:
       move $v0, $t2
       lw $ra, 0($sp)     # 恢复$ra
       addi $sp, $sp, 4   # 释放栈空间
       jr $ra
   

2. 调整解码逻辑：改为常规的“当前值与下一个值比较”的方式，逻辑更清晰，便于维护。例如：遍历字符串时，先获取当前字符和下一个字符的值，若当前值小于下一个值则减去当前值，否则加上当前值，同时根据情况移动指针。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者checkchecker