编译原理(第四版)第6篇 章运行时存储空间组织.ppt

第6章 运行时存储空间组织;6.1 静态存储分配 　　如果在编译时就能够确定一个程序在运行时所需的存储空间大小，则在编译时就能够安排好目标程序运行时的全部数据空间，并能确定每个数据项的单元地址，存储空间的这种分配方法叫做静态分配。 　　对FORTRAN语言来说，其特点是不允许过程有递归性，每个数据名所需的存储空间大小都是常量(即不允许含可变体积的数据，如可变数组)，并且所有数据名的性质是完全确定的(不允许出现在运行时再动态确定其性质的名字这种情况)。这些特点确保整个程序所需数据空间的总量在编译时是完全确定的，从而每个数据名的地址就可静态地进行分配。;　　静态存储分配是一种最简单的存储管理。一般而言，适于静态存储分配的语言必须满足以下条件： 　　(1) 数组的上下界必须是常数； 　　(2) 过程调用不允许递归； 　　(3) 不允许采用动态的数据结构(即在程序运行过程中申请和释放的数据结构)。;　　满足这些条件的语言除了FORTRAN之外，还有BASIC等语言。在这些语言中，编译程序可以完全确定程序中数据项所在的地址(通常为相对于各数据区起始地址的位移量)。由于过程调用不允许递归，因此数据项的存储地址就与过程相联系。过程调用所使用的局部数据区可以直接安排在过程的目标代码之后，并把各数据项的存储地址填入相关的目标代码中，以便在过程运行时访问这个局部数据区。在此，不存在对存储区的再利用问题，目标程序执行时不必进行运行时的存储空间管理，过程的进入和退出变得极为简单。;　　FORTRAN语言的静态存储管理特点是FORTRAN程序中的各程序段均可独立地进行编译。在编译过程中，给程序中的变量或数组分配存储单元的一般做法是：为每一个变量(或数组)确定一个有序的整数对；其中，第一个整数用来指示数据区(局部数据区或公用区)的编号，第二个整数则用来指明该变量(或数组)所对应的存储起始单元相对于其所在数据区起点的位移(即相对于数据区起点的地址)，并将这一对整数填入符号表相应登记项的信息栏中。至于各数据区的起始地址在编译时可暂不确定，待各程序段全部编译完成之后，再由连接装配程序最终确定，并将各程序段的目标代码组装成一个完整的目标程序。 　　一个FORTRAN程序段的局部数据区可由图6–1所示的项目组成。其中，隐参数是指过程调用时的连接信息(不在源程序中明显出现)，如调用时的返回地址、调用时寄存器的保护等；形式单元用来存放过程调用时形参与实参结合的实参地址或值。 ;void R(?) { 　R中的数据说明 } void Q( ) { 　Q中的数据说明 };　　例如，下面计算n！的C语言程序就是一个递归调用的程序，它的执行过程可以用栈来实现： # include “stdio.h” long factorial (int n) { 　if (n1) 　　return (n*factorial (n?1)); 　else 　　return (1); };void main (?) { int num; do{ scanf (“%d” , num); if (num=0 num 15) 　printf (“%d\n”, factorial (num)); else 　printf (“error!\n”); }while (num=0); };6.2.1 栈式存储分配与活动记录 　　使用栈式存储分配法意味着程序运行时，每当进入一个过程(或函数)就有一个相应的活动记录累筑于栈顶，此记录含有连接数据、形式单元、局部变量、局部数组的内情向量和临时工作单元等；在进入过程和执行过程的可执行语句之前，再把局部数组所需空间累筑于栈顶，从而形成过程工作时的完整数据区。 　　注意，每个过程的活动记录的体积在编译时可以静态地确定。但由于允许含有可变数组，所以数组的大小只有在运行时才能知道。因数组区的大小不能预先获知，为了扩充方便，所以只能将数组区累筑于活动记录之上的当前栈顶。当一个过程工作完毕返回时，它在栈顶的数据区(包括活动记录和数组区)也随即不复存在。;　　对C语言来说，由于其不含可变数组，因而它的活动记录本身包含了局部数组的空间。图6–2和图6–3分别给出了C语言和含可变数组的某简单语言程序运行时的数据空间结构，即显示了主程序在调用了过程Q，Q又调用了过程R，且在R投入运行后的存储结构。SP指示器总是指向执行过程活动记录的起点，而TOP指示器则始终指向(已占用)栈顶单元。当进入一个过程时，TOP指向为此过程创建的活动记录的顶端；在分配数组区之后(如果有的话)，TOP又改为指向数组区(从而是该过程整个数据区)的顶端。;图6–2 C语言程序的存储组织 ; 图6–3 含可变数组程序的存储组织 ;　　C的活动记录含有以下几个区段(如图6–4所示)： 　　(1) 连接数据(