第8章 存储空间的分配

k1
27
top
printd(int n) { int i; if(n<0) {putchar(‘-’); n=-n; } if((i=n/10)!=0) printd(i); L:putchar(n%10+’0’); }
简单变量:i=0
形参:n=1
参数个数:1
返回地址
sp 老sp:k2 简单变量:i=1
调整top：top:=top+v v为数组体积
top top
数组 P的活动记录 …
sp
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例：
procedure P procedure Q procedure R
这种过程嵌套结构所附 带的语义检查： ①过程调用的合理性 ②变量使用的合法性
end end
end
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由于过程定义是嵌套的，任一个过程都 可以引用其外层过程中定义的变量。 因此，子过程必须要知道其全部外层过 程的最新活动记录的地址。 由于允许递归调用和包含可变数组，因 此过程的活动记录位置往往是变化的， 因此应跟踪每个外层过程的最新活动记 录的位置。
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静态链
指向其直接外层过程的最新活动记录的 基地址。
Display表
每当进入一个子过程时，在建立它的活 动记录区的同时建立一张嵌套的层次显 示表——display。
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层次
0
Program P; Var a,x: integer; 1 Procedure Q(b:int ) Var i:integer; 2 Procedure R( u:int; Var v:int); Var c,d: integer begin if u=1 then R(u+1,v)
printd(int n) { int i; if(n<0) {putchar(‘-’); n=-n; } if((i=n/10)!=0) printd(i); L:putchar(n%10+’0’); }
top
简单变量:i=1
形参:n=12
参数个数:1 sp top
返回地址 老sp:k1
简单变量:i=12
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①进入子过程体前： (1+3)[top]=Ti=n=-125 1[top]=sp=k //保留老sp 3[top]=参数个数=1 ②转入子过程体 sp=top+1 1[sp]=返回地址 top=top+L
printd(int n) { int i; if(n<0) {putchar(‘-’); n=-n; } if((i=n/10)!=0) printd(i); L:putchar(n%10+’0’); }
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top
形参:n=12
参数个数:1 sp
返回到第2次调用处(包括返回数 据区): n=12,打印：12%10+‘0’=‘2’
返回地址 老sp:k1
简单变量:i=12
k2
形参:n=125 参数个数:1 返回地址 老sp:k …
k1
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printd(int n) { int i; if(n<0) {putchar(‘-’); n=-n; } if((i=n/10)!=0) printd(i); L:putchar(n%10+’0’); }
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Void p(…) { … int A[1..m]; int B[1..n]; … }
top
数组B 数组A P的活动记录 …
sp
32
计算各维的长度（或上、下限）
调用数组空间分配子程序，其参数为
各维的长度（或上、下限）及内情向 量的起始地址。
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填写内情向量中的信息
（数组起址:=top+1 )
k2
进入子过程体内,填简单变量i i=12/10=1!=0 : printd(1)
sp
形参:n=125 参数个数:1 返回地址 老sp:K …
k1
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top
printd(int n) { int i; if(n<0) {putchar(‘-’); n=-n; } if((i=n/10)!=0) printd(i); L:putchar(n%10+’0’); }
sp
老sp(控制链)
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过程调用四元式: 对应的目标动作： (par,_,_,T1) (par,_,_,T2) (par,_,_,T3) (call,_,_,p)
①进入P前的动作：
Add(T3) Add(T2)
Add(T1)
参数个数:3
//地址调用 (i+3)[top]:=add(Ti) //值调用 (i+3)[top]:=Ti 1[top]:=sp;//保存老sp 3[top]:=参数个数
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top sp top sp
Q的数据区 R的数据区
Q的数据区
全局变量
当 Q 退出后， SP 应指到什 么地方不知道（因为 R 的 长度不知），因此在每个 数据区设一老 SP 记下上一 过程的SP值。
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设a为数据区中的相对地址， 则a[sp]为相对地址a+sp的地址；
…
20
简单变量
…
则20[sp]：将20单元 的简单变量取出来。
动态数据区
由动态存储分配产生的数据区。 这种数据区不是固定不变的。随着相应 程序单位的调用和返回，它也会进入和退 出。
8
静态存储分配对程序设计语言的要求:
不允许有递归调用；
不允许有嵌套的子程序；
不允许有可变数组。
FORTRAN语言满足这些要求。
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变量地址= 相对地址 + 起始地址
top
简单变量:i=1
形参:n=12
参数个数:1 sp top
返回地址 老sp:k1
简单变量:i=12
k2
返回到第1次调用处(包括返回数 据区): n=125, 打印：125%10+‘0’=‘5’ 总的打印结果为：-125
sp
形参:n=125 参数个数:1 返回地址 老sp:k …
k1
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原来的活动记录 若数组长度可
简单变量:i=0
形参:n=1
参数个数:1
返回地址
sp 老sp:k2 简单变量:i=1
k3
形参:n=12
参数个数:1
进入过程体内： 参数n=1 i=1/10=0; putchar打印：1%10+‘0’=‘1’;
返回地址 老sp:k1
简单变量:i=12
k2
形参:n=125 参数个数:1 返回地址 老sp:K …
top sp
老sp
…
进入P后，首先应定义新的活动记录的 sp,然后保存返回地址并定义新的top值
…
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对应的目标动作：②进入P后的动作：
sp:=top+1; //定义新sp
top Add(T3)
1[sp]:=返回地址;//保存返回地址 top:=top+L; //定义新的top
过程P的活动记录长 度，在编译Байду номын сангаас可静 态计算出来。
活动记录内容 运行时，每当进入一个过程就 top 临时变量 将此过程的数据区（活动记录 数组 ）置于栈顶。 简单变量 当过程执行完毕后，该过程所 形式单元 对应的数据区也不复存在，进 参数个数 入到下一个将要执行的过程的 数据区中。 返回地址 因此，有必要用两个寄存器来 sp 老sp(控制链) 记下数据区的大小。 现行过程活动记录起点
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栈式存储分配适合于：
层次嵌套结构
允许过程递归调用
含可变数组
的程序设计语言。
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数据区内容
临时变量 数组 简单变量 形式单元 参数个数 返回地址
将这样一个数据区称为 一个活动记录。 活动记录的大小在编译 时可以静态地确定。
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活动数据区的内容与静态存储分配的数 据区相同， 所不同的是要允许递归，则每调用一次 过程都要生成一个数据区，每次操作都 是在新的数据区上进行， 递归调用多少次就生成多少个数据区 由于只有在运行时才知道调用多少次， 因此只能在运行时确定分配多少空间。
Add(T2) Add(T1)
参数个数:3 返回地址 sp top sp
老sp
…
…
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对应的目标动作： ③从P返回时的动作:
top:=sp-1; sp:=0[sp]; //老sp 无条件转2[top] //返回地址
top
Add(T3)
Add(T2) Add(T1)
参数个数:3
返回地址
sp top sp
第八章 运行时的存储空间组织
8.1 概述 8.2 静态存储分配 8.3 动态存储分配
2
编译程序的最终目的是将源程序翻译 成等价的目标程序。 因此，除了进行词法、语法、语义分 析外，在生成目标代码前，需要把程序 静态的正文与程序运行时的活动联系起 来，弄清楚在代码运行时刻，程序中的 各种变量、常量等是如何存放的，如何 去访问它们。
3
编译程序必须分配目标程序运行时的 存储空间。这些存储空间包括：
用户定义的各类变量和常量所需存储单 元； 作为保留中间结果的参数传递用的临时 工作单元； 调用过程或函数时需要的形式单元； 返回地址以及组织输入 / 输出所需的缓冲 区。
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从本质上看，数据对象的空间分配是将 程序中的每个对象名字与一个存储位置 进行绑定。 目标程序运行时的数据空间组织的基本 依据是程序设计语言对程序运行中存储 空间的使用和管理办法的规定。
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Program main; 全局变量 procedure R; … end;(R) procedure Q; … call R; end;(Q) … 主程序; call Q; … end.(main)