哈工大编译原理第7篇

处理引用 名字时，查找这个名字的属性信 息（lookup(id)),符号表管理程序根据语 言 的 作用域规则，使 lookup(id)返回id的作 用域中绑定的属性信息。
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1.5名字与存储的绑定
名字与存储单元的绑定是指把源程序中的 数据名字映射到目标机存储单元的过程。
引进两个函数，environment和state。 environment把名字映射到一个存储单元 上；state把存储单元映射到那里所存放的 值上。
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7.3 运行时刻存储分配策略
3 .1 静态存储分配:FORTRAN 3 .2 栈式存储分配:C,PASCAL 3 .3 堆式存储分配: C,PASCAL
var i ： integer；
begin … end；
function partition （y ，z ： integer ）:integer；
var i，j ，x，v： integer；
begin … end;
procedure quicksort（m，n ： integer）；
var i ： integer；
p(1,9)
p(1,3)
假设 I=2
s
q(1,9) q(1,3) q(1,0) p(2,3)
一棵活动树
假设
I=6 假设
I=4
q(5,9) 假设
I=8
假设
I=1 p(5,9)假设q(5,5) q(7,9)
q(2,3)
I=1
p(7,9) q(7,7) q(9,9)
q(2,1) q(3,3)
假设 I=8 15
t3 t2 t1 f e
a
j i y x 2 返回地址 老SP
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中间代码
* i j t1 * (sp ,5) (sp ,9) (sp ,62)
+ e t1 t2 + (sp ,53) (sp ,62) (sp ,63)
itor t2 – t3 itor (sp ,63) –
(sp ,64)
:= t3 – f := (sp ,64) –
1.7 提出的问题
编译程序组织存储分配所采用策略 和方法主要取决于对源程序中下面的问 题的回答。 1．过程可以是递归的吗？ 2．当控制从过程的一次活动返回时，局 部名的值将发生什么 变化? 3．一个过程可以访问非局部名吗？
4．当调用过程时参数是怎样传递的？
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5．过程可以作为参数被传递吗？ 6．过程可以作为结果被返回吗？ 7. 可以在程序控制下进行动态存储分配 吗？ 8. 显式的存储重新分配（指撤除分配后 的分配）是必须的吗？
begin end … end；
begin … end.
程序见P254页
wenku.baidu.com
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执行开始
enter readarray
leave readarray enter quicksort（1，9）
enter partition（1，9） leave partition（l，9） enter quicksort（1，3）
目标代码 静态数据
栈
堆
1. 编译后知道目标 代码的大小。 2. Pascal, c , Fortran
3. 栈:Pascal,c 4. 堆: Pascal,c
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2.2 活动记录 把过程的一个活动所需要的信息组织
成一块连续的存储单元，称为活动记录。
一个活动所需要的信息的每个数据项 有相同的生存期，因此，组织成一个活动 记录是很自然的。
................ leave quicksort（1，3) enter quicksort（5，9）
................ leave quicksort（5，9） leave quicksort（1，9） 执行结束
这是递归调用
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递归：一个过程是递归的，如果同一过程 的一次新的活动可以在前面活动结束以前 开始。
(sp ,28)
确定活动记录中局部数据的地址：假设 sp标记一个活动记录的开始的位置， dx表 示x的地址相对于sp的偏移量。那么， x在 过程的目标代码中的地址可写成
dx（sp）
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7.1 有关源程序中的一些问题 目的： 构造运行程序的策略和方法
1.1 过程 1.2 活动树 1.3 控制栈 1.4 说明的作用域 1.5 名字的绑定 1.6 参数传递 1.7 构造运行程序和源程序有关的
p(1,3)
q(2,3)
q(1,0)
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控制栈中的活动都是活跃的，当前控制 进入的活动在栈顶； 从栈顶活动到栈底 活动的活动序列是从活动树上当前结点通 向根的路径上的节点
结点序列： s,q（1，9），q（l，3），q（2，3）
从栈底活动到栈顶活动的活动序列表示了 活动的生存期的嵌套关系。
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结论：扩充控制栈可用来实现如Pascal语言 的栈式存储分配，进入一个活动，在栈顶 建立这个活动所使用的存储空间；这个活 动结束，从栈顶弹出其使用的存储空间。
上面的问题对运行时的存贮分配有很大 的影响，我们将在后面章节里，对以上问题 进行讨论并介绍与之相应的存贮分配策略
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7.2 存储组织
2.1 运行时刻内存的划分 运行时刻的存储空间必须划分成块，
用来存放: 1. 生成的目标代码; 2. 数据目标; 3. 用于保存过程活动踪迹的一个控制
栈。
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存储空间划分的各部分：
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1.4 说明的作用域
1 .说明把名字与名字的属性信息绑定在一 起。Int a[10];
2 . 说明的作用域是一个说明起作用的范 围 （源程序行文）。 如：局部变量、全 局变量
一个名字在源程序行文中可能有几处说 明，语言的作用域规则规定了：
在语句序列中引用的一个名字是在 何处说明的名字。
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3 . 编译时,处理说明语句时,把名字及其属 性信息填写进符号表(add(id.entry,id.vul));
(sp ,61)
确定活动记录中局部数据的地址：假设 sp标记一个活动记录的开始的位置， dx表 示x的地址相对于sp的偏移量。那么， x在 过程的目标代码中的地址可写成
dx（sp）
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编译结束，知道每个过程的活动记录的长 度，将其填写到相应的过程表中， 运行时，调用哪个过程，就在运行栈顶， 推进那个过程的活动记录（栈箭头加上活 动记录长度）。
2、 如果a和b是两个过程活动，那么它们 的生存期要么是并列的,要么是嵌套的。
这种活动生存期的嵌套性质可以通过 在每一个过程中插入两个打印语句来加以 跟踪。
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program sort（input，output）；
var a ： array［0..10] of integer；
procedure readarray；
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名字 x y i j a e f
符号表
形 类型 偏移量 形 real 3 形 real 4
int 5 int 9 array 13 real 53 real 61
活动记录布局=>
(sp,64) (sp,63) (sp,62) (sp,61) (sp,53)
(sp,13) (sp,9) (sp,5) (sp,4) (sp,3) (sp,2) (sp,1) (sp,0)
活动树：用一颗树来描绘控制进入和离开 活动的途径。这样的树称作活动树。
在一棵活动树中： 1. 每一个结点代表一个过程的活动; 2. 根结点代表主程序的活动; 3. 代表a的结点是b结点的父结点当且仅当 控制从活动a进入活动b; 4. 结点a在结点b的左边当且仅当a的生存 期发生在b的生存期之前
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r
可以说，函数environment把一个名字映 射为一个l-value（左-值）, 而函数state把 一个l-value（左-值）映射为一个r-value （右-值）。 如下图所示。
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environment
state
名字
存储单元
值
l-value
r-value
存储分配
程序运行
图：从名字到值的两个阶段映射
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静态概念 过程定义 名字说明 说明的作用域
动态对应 过程活动 名字的绑定 活动的生存期
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1.6 参数传递
实在参数和形式参数结合的方法： 传值调用（call-by-value） 引用调用（call-by-reference） 复制恢复（copy-restore） 传名调用（call-by-name）
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一个过程p的一次活动的生存期:
在该过程体第一步到最后一步之间 的语句的执行时间。
其中包括执行过程p所调用的过程的 执行时间，以及这些过程所调用的过程 的执行时间，如此等等。
main
P
p
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控制流的特点： 1、 每当控制流从过程p的活动进入到过程 q的活动中后，它将返回到过程p的同一次 活动中。
对于pascal语言来说，运行过程中， 当调用一个过程时，在栈顶构筑它的活动 记录；当这个过程的活动执行完后，把它 从栈顶弹出。
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源语言不同，实现方法不同，组成活动记 录的域不同。常见语言的活动记录如后图 所示。
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top
临时变量
局 内情向量
部 数
局部变量
据 形式单元
保存机器状态
连 访问链
接 控制链
结论: 一个结点代表一个唯一的活动， 且每
一个活动只有一个结点表示; 当控制进入某 一个活动时，可以直接说，控制在这个结 点上。
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1.3 控制栈
程序执行的控制流对应于从根开始，
按先根次序遍历活动树.
因此，用
一个栈保存过程活动的生存踪迹; 当一个
活动开始执行时，把代表这个活动的结点
推进栈； 当这个活动结束时，把代表这个 活动的结点从栈中弹出。
t3 t2 t1 f e
a
j i y x 2 返回地址 老SP
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中间代码
* i j t1 * (sp ,20) (sp ,21) (sp ,29)
+ e t1 t2 + (sp ,27) (sp ,29) (sp ,30)
itor t2 – t3 itor (sp ,30) –
(sp ,31)
:= t3 – f := (sp ,31) –
过程的一次执行称作一次活动.
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在过程的语句序列执行之前，过程中
访问的对象构成此过程的运行环境，由运
行支持程序组织好。
PROCEDURE sub(x,y:real); VAR i ,j:integer; a:ARRAY[1..5] OF real; e, f : real; BEGIN f :=e+i*j; END;
数 据
实在参数
返回值
sp
控制链:指向主调过程 的活动记录的首地址。
访问链：指向本活动要 访问的非局部数据所在 的活动记录.
保存机器状态：调用过 程的活动在调用点的机 器状态，包括计数器， 各种寄存器的值。 局部数据：过程中定义 的 局部量。 临时变量：编译产生。33
2.3 编译时刻的局部数据的设计
局部数据域是编译时刻在编译过程中
分配的。例如：
PROCEDURE sub(x,y:real); VAR i ,j:integer; a:ARRAY[1..5] OF real; e, f : real; BEGIN
f :=e+i*j;
END;
名字所需的存 贮空间的数量 是由它的类型 确定的
多字节对象存 放于连续的字 节中，以第一 个字节的地址 作为该对象的 地址
第七章 运行时刻环境
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序 7.1 源语言中的一些问题 7.2 存储组织 7.3 运行时刻存储分配策略 7.4 非局部名字的访问 7.5 符号表
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源 程
计算环境
序 计算
序 映射
运行时的环境 目标代码
源程序中的名字（常量，变量）目标机 存储空间。它受命于源程序的执行语义。
源程序由一组过程按某种规则组成。
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例2 栈和活动树的变化
栈 s Sr S q(1.9) S q(1.9) p(1,9) S q(1.9) q(1,3) S q(1.9) q(1,3) p(1,3) S q(1.9) q(1,3) q(1,0) S q(1.9) q(1,3) q(2,3)
s r q(1,9)
p(1,9) q(1,3)
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名字 x y i j a e f
符号表
形 类型 偏移量 形 real 3 形 real 4
int 5 int 9 array 13 real 53 real 61
活动记录布局=>
(sp,64) (sp,63) (sp,62) (sp,61) (sp,53)
(sp,13) (sp,9) (sp,5) (sp,4) (sp,3) (sp,2) (sp,1) (sp,0)
一些问题 7
1.1 过程 源程序由一组过程组成，不同的程序设计 语言，由过程构成源程序的方法不同。
构成源程序的两个过程行文，要么是嵌套 的，要么是平行的。
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1.2 活动树 程序执行期间的控制流：
1．程序执行的控制是顺序的； 2．过程的每一次执行都是从过程体 的开头开始，并最终把控制返回到紧接 着该过程被调用点的后面。