第九章运行时存储空间结构2.pptx

栈区的组织栈区的组织lAR链或动态链链或动态链程序运行时程序运行时,每调用一个函数每调用一个函数,就要为其分配一段连续空间就要为其分配一段连续空间,用于存放该函数运行时的各用于存放该函数运行时的各种信息种信息(过程活动记录过程活动记录AR),函函数运行结束返回时数运行结束返回时,其活动记其活动记录就要释放掉录就要释放掉;在当前在当前AR中保存前一个中保存前一个AR首地址首地址,这样形成了一个链表这样形成了一个链表;lCurrent AR:当前栈顶的当前栈顶的AR;lCurrent Function:当前当前AR对应的函数对应的函数;AR0nilAR1AR2 活动记录的详细结构活动记录的详细结构 活动记录活动记录动态链地址动态链地址返回地址返回地址返回值返回值临时变量临时变量 形形 参参局部变量局部变量 过程层次过程层次空间大小空间大小 寄存器状态寄存器状态变量访问环境变量访问环境 spoffsetInitOffAR中每一项的详细解释中每一项的详细解释lsp:指向当前指向当前AR空间的首地址空间的首地址;(寄存器寄存器)l动态链地址动态链地址:动态链地址动态链地址对应的就是当前函数的对应的就是当前函数的调用函数调用函数的的AR首地址首地址;l返回地址返回地址:保存本函数执行结束后应返回的代码地址保存本函数执行结束后应返回的代码地址;即当前函数调用的下一条代码的地址即当前函数调用的下一条代码的地址;l活动记录长度活动记录长度:当前活动记录的空间大小当前活动记录的空间大小;l过程层次过程层次:本函数的层数本函数的层数;AR中每一项的详细解释中每一项的详细解释l寄存器状态寄存器状态:保存在函数调用之前的所有寄保存在函数调用之前的所有寄存器的值存器的值;l返回值返回值:保存函数的返回值保存函数的返回值;l访问环境访问环境:保存相关信息保存相关信息,方便确定变量的存储地址方便确定变量的存储地址;对于对于C语言来讲语言来讲,可以不用可以不用(因为层数最大为因为层数最大为1);l形参变量区形参变量区:存放参数的值的空间存放参数的值的空间;l局部变量区局部变量区:存放局部变量的值的空间存放局部变量的值的空间;l临时变量区临时变量区:存放临时变量的值的空间存放临时变量的值的空间;AR的例子的例子#define n 2 int sum=0;int fac(int i)if(i=0)return 1;if(i0)return-1;return(i*fac(i-1);void main()sum=fac(n);活动记录的管理活动记录的管理lWho?目标代码完成目标代码完成AR的管理的管理;lWhen?函数调用时函数调用时:f(e1,en)函数返回时：函数返回时：returnlHow?调用时调用时申请活动记录空间并填写相关内容申请活动记录空间并填写相关内容返回时返回时-释放活动记录的空间等释放活动记录的空间等活动记录的填写活动记录的填写 l对应实际函数调用对应实际函数调用四元式包括四元式包括l(VALACT,result,offset,size)l(CALL,f,true,t)需要做的事情需要做的事情l将实参放到对应的形参单元中将实参放到对应的形参单元中;l将将t(返回值应存放的变量返回值应存放的变量)的地址存的地址存放在返回值单元放在返回值单元;l把把sp的值放到动态链地址单元的值放到动态链地址单元;l填写层数填写层数;(可能不一定需要可能不一定需要)l保存返回地址保存返回地址(当前目标代码地址当前目标代码地址);l保存变量访问环境保存变量访问环境;(可能不一定需要可能不一定需要)l保存保存AR长度长度size;(可能不一定需要可能不一定需要)l改变改变sp的值的值;l转向转向f 的入口地址的入口地址;动态链地址动态链地址 返回地址返回地址 返回值返回值 临时变临时变 量量形形 参参局部变局部变 量量过程层次过程层次 空间大小空间大小 寄存器寄存器 状态状态变量访问变量访问 环境环境spCurrentAR活动记录的填写 l对应形参函数调用对应形参函数调用四元式包括四元式包括l(VALACT,result,offset,size)l(CALL,f,false,t)需要做的事情需要做的事情l确定确定f作为形参的作为形参的(level和和offset);l在当前的在当前的AR的形参区中可以的形参区中可以找到对应的地址找到对应的地址,其中存放的其中存放的是对应实际函数的是对应实际函数的(层次层次,空间空间大小大小,入口地址入口地址);l根据上述信息根据上述信息,做实际函数调做实际函数调用的事情用的事情;动态动态 链地址链地址返回返回 地址地址返回值返回值 临时变量临时变量 形形 参参局部变量局部变量 过程过程 层次层次空间空间 大小大小寄存寄存 器状态器状态变量访变量访 问环境问环境spCurrentAR活动记录的释放 l对应函数返回对应函数返回四元式包括四元式包括l(ENDFUNC,_,_,_)需要做的事情需要做的事情l恢复寄存器恢复寄存器;l改变改变sp的值的值,sp=动态链地址空间存的动态链地址空间存的值值;l转向返回地址对应的代码转向返回地址对应的代码执行执行;动态链地址动态链地址返回地址返回地址返回值返回值临时变量临时变量形参形参局部变量局部变量过程层次过程层次空间大小空间大小寄存器状态寄存器状态变量访问环境变量访问环境spPreAR关于返回值的处理l对应返回值对应返回值四元式包括四元式包括l(RETURN,_,_,t)l(RETURN,_,_,_)AR中返回值单元的内中返回值单元的内容存放的是一个地址容存放的是一个地址;需要做的事情需要做的事情l把返回值赋值给返回值把返回值赋值给返回值单元对应地址的空间单元对应地址的空间动态链地址动态链地址返回地址返回地址返回值返回值临时变量临时变量形参形参局部变量局部变量过程层次过程层次空间大小空间大小寄存器状态寄存器状态变量访问环境变量访问环境spPreAR返回值返回值9.3 变量访问环境变量访问环境lWhat?l目标程序运行时目标程序运行时,如何保存相关信息如何保存相关信息,从而保证从而保证找到变量的当前值找到变量的当前值l实现抽象地址到具体地址的计算实现抽象地址到具体地址的计算完全静态运行环境完全静态运行环境l一到一的映射，可静态确定一到一的映射，可静态确定完全动态运行环境完全动态运行环境l动态确定，随时分配动态确定，随时分配栈式运行环境栈式运行环境l(L,offset,mode)(spL+InitOff+offset)C语言的变量访问环境的实现语言的变量访问环境的实现l变量的抽象地址到目标地址变量的抽象地址到目标地址(0,off,mode)表示该变量是全局变量表示该变量是全局变量,并且保存在距离全局变并且保存在距离全局变量区首地址量区首地址off个位置的单元中个位置的单元中,即其具体地址应为即其具体地址应为:gp+off,其中其中gp表示的是全局变量区首地址表示的是全局变量区首地址(1,off,mode)表示该变量是定义在某一个函数中的局部变量表示该变量是定义在某一个函数中的局部变量,并且保存在该函数当前并且保存在该函数当前AR的距离局部变量区首地址的距离局部变量区首地址off位置的位置的单元中单元中,即其具体地址为即其具体地址为:sp+InitOff+off,其中其中sp对应的是该函数当前对应的是该函数当前AR的首地址的首地址,InitOff对应的是局部变量区之前的区距对应的是局部变量区之前的区距;(-1,off,mode)表示的是临时变量表示的是临时变量,保存在该函数当前保存在该函数当前AR的距离的距离局部变量区首地址局部变量区首地址off位置的单元中位置的单元中,即其具体地址为即其具体地址为:sp+InitOff+off C语言变量访问环境的实现语言变量访问环境的实现lC语言变量访问环境的实语言变量访问环境的实现现(1)记录全局变量区首地址记录全局变量区首地址到到gp;(2)每次函数调用时每次函数调用时,把把gp的的值保存到变量访问环境单值保存到变量访问环境单元中元中;(不是必须不是必须)活动记录活动记录动态链地动态链地 址址返回地返回地 址址返回返回 值值临时变临时变 量量形形 参参局部变局部变 量量过程层过程层 次次空间大空间大 小小寄存器状寄存器状 态态变量访问环境变量访问环境 gpInitOff例子#define n 2 int sum=0;int fac(int i)if(i=0)return 1;if(i0)return-1;return(i*fac(i-1);void main()sum=fac(n);内存内存Code area(代码区)sum:0mainARsum:(0,0)i:(1,0)gpgp临时变临时变 量量facARgp i:2 临时变临时变 量量facARgp i:1 临时变量临时变量 sppcPascalPascal语言变量访问环境的实现语言变量访问环境的实现lPascalPascal语言是嵌套式语言，即函数声明中语言是嵌套式语言，即函数声明中仍可嵌套声明其它函数的语言。仍可嵌套声明其它函数的语言。l嵌套语言的这种特性，增加了运行时存储嵌套语言的这种特性，增加了运行时存储空间管理的复杂度。空间管理的复杂度。program M;var x,y,z:integer;procedure P();var x,y:integer;procedure Q();var x,z:real;begin x=y+z;end;procedure R();var y,z:real;begin x=y+z;Q();end;begin x=y+z;R();end;begin P();end.作作 业业l三种运行时存储空间形式及其特点三种运行时存储空间形式及其特点?l栈式运行时存储空间的基本结构栈式运行时存储空间的基本结构?l过程活动记录的基本结构过程活动记录的基本结构?l什么是动态链什么是动态链?其作用是什么其作用是什么?l过程活动记录的处理思想过程活动记录的处理思想?(?(函数调用时函数调用时;函数返回时函数返回时)l如何确定运行时不同变量的存储地址如何确定运行时不同变量的存储地址?