编译原理陈火旺版9章9
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第九章 运行时存储空间组织
概述：编译程序必须分配目标程序运行时的数据空间
9.1目标程序运行时的活动
一. 过程的活动
过程与活动
过程的每一次运行(或执行)被称为一次活动(activation)。
活动是一个动态的概念，除了设计为永不停机的过程(如操作系
统等)，或者是因设计错误而出现死循环的过程之外，任何过程 的活动均有有限的生存期(life time)。
存放动态数据（如链表等）
二. 活动记录
为管理过程的活动，用一个活动记录来表示其相应的 所有信息： TOP 其中： 临时单元 1. 临时单元、内情向量、局部变量 内情向量 为局部数据区； 局部变量 2. 形式单元：存放实在参数的地址 形式单元 或值；
3. 静态链：指向直接外层过程的最 新活动记录，用于访问非局部变量；
9.2
存放编译时可确定 运行时存储器的划分 大小的数据对象
一、存储器的划分
程序运行时Leabharlann Baidu须由操作 系统分配一定的存储空间， 编译程序应完成对该存储空 间划分：
过程的活动在编译 时不确定，在运行 时当有新过程被调 用，则将该过程的 相关数据放入栈中, 栈的lifo特性正好对 应过程的嵌套调用
目标代码 静态数据 栈 ↓ ↑ 堆
p262(a)
临时工作单元 临时工作单元 内情向量 内情向量 简单变量 简单变量 display 形式单元 形式单元 参数个数 参数个数 静态链 全局 display 返回地址 返回地址 老 SP( ) 老动态链 SP
0层(主过程)的display仅含一项：0层SP；
1层的display含两项： 0层的display+1层SP; …… i层的display含i+1项：i-1层的display+i层SP; Display表的生成过程： 设过程p1调用p2，则p1与p2的 静态关系如右图所示有(a), (b) 两种情况： (a) p1是p2的外层，由p1的display加 上p2的SP即生成P2的display； (b) p1与p2同层，且有共同的外层， 由p1 display表的前 i 项(p2为i层) 加上p2的SP即生成P2的display。 p1 p2 p2 p1
示例见教案
(a)
(b)
作业 Program ex; a:integer; procedure pp(x:integer); begin x:=5; a:=x+1 end; begin a:=2; pp(a); write(a) end. (1) 写出传值、传地址程序的运行结果 (2) 画出ex调用pp(a)前后的活动记录（含display表）
SP: 总是指向现行过程活动记录的起点，用于局 部数据的访问；
TOP：始终指向已占用的栈顶单元。 一. C 的活动记录 TOP 对任何局 临时工作单元 部变量或形 内情向量 参的引用均 简单变量 可表示为： 相当于动态链 形式单元 X[SP], X表 参数个数 示变量的相 返回地址 对地址。
SP
老 SP
二、嵌套层次显示表（display) 和活动记录 为了提高访问非局部变量的速 度，动态组织一个嵌套层次显示表 （display）放入活动记录中。 display中存有本层及各外层的最新 活动记录首地址。为了快速动态生 成display表，需将调用过程的 display表地址(全局display)作为连 接数据传递，因此，活动记录结构 改为右图所示：
9.4 简单的栈式存储分配
以C语言为例，由于不允许嵌套定义过程，但允许过 程递归调用，因此可采用简单的栈式存储分配。 全局数据说明 例有右边的程序结构： Main( ) 当 Main调用了Q, Q { Main中的数据说明 又调用了R后，其存 Q ；} 储空间分配如下： void R( ) TOP { R中的数据说明 R的活动记录 SP } Q的活动记录 .. void Q( ) Main的活动记录 { Q中的数据说明 全局数据区 R；}
9。5 嵌套过程语言的栈式实现 9.5.1非局部名字的访问实现 一、静态链和活动记录 结构： 临时单元 TOP 内情向量 简单变量 形参单元
形参个数
静态链 返回地址 SP 动态链（老SP）
对于像pascal这样的允许过程嵌套的语言，在活动记录中应有“静态链”， 它指向直接外层过程的最新活动记录，用于访问各外层的变量（非局部变量）。 见P260(图9.17 (b))
:传地址、传值、传名、得结果
例：写出参数传递的结果 Program simple(output); var x:integer; procedure change(y:integer); begin y:=1 end; begin x:=0; change(x); write(x) end. 传值： x=0 传地址： x=1
为讨论方便，将过程、函数均视为过程。 一个过程的活动是指该过程的一次执行。 过程的活动生存期是指从该过程体第一步操作到最 后一步操作之间的操作序。两个过程的活动生存期或 嵌套或不重叠。 一个标识符说明在程序中能起作用的范围称为该说 明的作用域。 ex: Fig 9.1 program
二、参数传递
二. C 的过程调用、过程进入、过程返回 1. 过程调用 如前所述，过程调用的三地址码序列为：
par T1 par T2 … par Tn (i+3)[TOP]:=Ti (传值) 应翻译为： 或 (i+3)[TOP]:=addr (Ti) (传地址)
call p, n
1[TOP]:=SP (老sp) 应翻译为： 3[TOP]:=n (传送参数个数） JSR P （转子 指令）
4. 动态链：指向调用本过程的最新 活动记录的起始地址；
静态链 动态链 返回地址
SP
每个活动记录的大小在编译时可以确定( 除动态数据 )， 因此以SP为变址器可方便的访问各个数据。
三. 存储分配策略
静态存储分配：编译时对所有数据对象分配固定的存 储单元（地址空间），运行时始终不变。 栈式动态存储分配：每个过程建立活动记录，运行时每 当调用一个过程，就将活动记录动态的分配于栈顶，过 程活动结束，则活动记录退出栈顶。 堆式动态存储分配：将存储空间组织成堆结构，以便用 户可以随时申请或释放存储空间。 一个编译系统采取怎样的分配策略，取决于源语言中作 用域及生命期的定义规则。
2. 过程进入
进入过程后，应执行以下指令，为新活动记录赋初值 SP:=TOP+1 1[SP]:=返回地址 TOP:=TOP+L (L为活动记录的单元数) 3. 过程返回 对于以 return(E) 或 end 为结束返回的过程，应执行 以下指令： TOP:=SP-1 以 return(E)返回时，还应将 SP:=0[SP] E的值计算出来并放于临时变 X:=2[TOP] 返址 量T中，传回。 UJ 0[X] 无条件转移
概述：编译程序必须分配目标程序运行时的数据空间
9.1目标程序运行时的活动
一. 过程的活动
过程与活动
过程的每一次运行(或执行)被称为一次活动(activation)。
活动是一个动态的概念，除了设计为永不停机的过程(如操作系
统等)，或者是因设计错误而出现死循环的过程之外，任何过程 的活动均有有限的生存期(life time)。
存放动态数据（如链表等）
二. 活动记录
为管理过程的活动，用一个活动记录来表示其相应的 所有信息： TOP 其中： 临时单元 1. 临时单元、内情向量、局部变量 内情向量 为局部数据区； 局部变量 2. 形式单元：存放实在参数的地址 形式单元 或值；
3. 静态链：指向直接外层过程的最 新活动记录，用于访问非局部变量；
9.2
存放编译时可确定 运行时存储器的划分 大小的数据对象
一、存储器的划分
程序运行时Leabharlann Baidu须由操作 系统分配一定的存储空间， 编译程序应完成对该存储空 间划分：
过程的活动在编译 时不确定，在运行 时当有新过程被调 用，则将该过程的 相关数据放入栈中, 栈的lifo特性正好对 应过程的嵌套调用
目标代码 静态数据 栈 ↓ ↑ 堆
p262(a)
临时工作单元 临时工作单元 内情向量 内情向量 简单变量 简单变量 display 形式单元 形式单元 参数个数 参数个数 静态链 全局 display 返回地址 返回地址 老 SP( ) 老动态链 SP
0层(主过程)的display仅含一项：0层SP；
1层的display含两项： 0层的display+1层SP; …… i层的display含i+1项：i-1层的display+i层SP; Display表的生成过程： 设过程p1调用p2，则p1与p2的 静态关系如右图所示有(a), (b) 两种情况： (a) p1是p2的外层，由p1的display加 上p2的SP即生成P2的display； (b) p1与p2同层，且有共同的外层， 由p1 display表的前 i 项(p2为i层) 加上p2的SP即生成P2的display。 p1 p2 p2 p1
示例见教案
(a)
(b)
作业 Program ex; a:integer; procedure pp(x:integer); begin x:=5; a:=x+1 end; begin a:=2; pp(a); write(a) end. (1) 写出传值、传地址程序的运行结果 (2) 画出ex调用pp(a)前后的活动记录（含display表）
SP: 总是指向现行过程活动记录的起点，用于局 部数据的访问；
TOP：始终指向已占用的栈顶单元。 一. C 的活动记录 TOP 对任何局 临时工作单元 部变量或形 内情向量 参的引用均 简单变量 可表示为： 相当于动态链 形式单元 X[SP], X表 参数个数 示变量的相 返回地址 对地址。
SP
老 SP
二、嵌套层次显示表（display) 和活动记录 为了提高访问非局部变量的速 度，动态组织一个嵌套层次显示表 （display）放入活动记录中。 display中存有本层及各外层的最新 活动记录首地址。为了快速动态生 成display表，需将调用过程的 display表地址(全局display)作为连 接数据传递，因此，活动记录结构 改为右图所示：
9.4 简单的栈式存储分配
以C语言为例，由于不允许嵌套定义过程，但允许过 程递归调用，因此可采用简单的栈式存储分配。 全局数据说明 例有右边的程序结构： Main( ) 当 Main调用了Q, Q { Main中的数据说明 又调用了R后，其存 Q ；} 储空间分配如下： void R( ) TOP { R中的数据说明 R的活动记录 SP } Q的活动记录 .. void Q( ) Main的活动记录 { Q中的数据说明 全局数据区 R；}
9。5 嵌套过程语言的栈式实现 9.5.1非局部名字的访问实现 一、静态链和活动记录 结构： 临时单元 TOP 内情向量 简单变量 形参单元
形参个数
静态链 返回地址 SP 动态链（老SP）
对于像pascal这样的允许过程嵌套的语言，在活动记录中应有“静态链”， 它指向直接外层过程的最新活动记录，用于访问各外层的变量（非局部变量）。 见P260(图9.17 (b))
:传地址、传值、传名、得结果
例：写出参数传递的结果 Program simple(output); var x:integer; procedure change(y:integer); begin y:=1 end; begin x:=0; change(x); write(x) end. 传值： x=0 传地址： x=1
为讨论方便，将过程、函数均视为过程。 一个过程的活动是指该过程的一次执行。 过程的活动生存期是指从该过程体第一步操作到最 后一步操作之间的操作序。两个过程的活动生存期或 嵌套或不重叠。 一个标识符说明在程序中能起作用的范围称为该说 明的作用域。 ex: Fig 9.1 program
二、参数传递
二. C 的过程调用、过程进入、过程返回 1. 过程调用 如前所述，过程调用的三地址码序列为：
par T1 par T2 … par Tn (i+3)[TOP]:=Ti (传值) 应翻译为： 或 (i+3)[TOP]:=addr (Ti) (传地址)
call p, n
1[TOP]:=SP (老sp) 应翻译为： 3[TOP]:=n (传送参数个数） JSR P （转子 指令）
4. 动态链：指向调用本过程的最新 活动记录的起始地址；
静态链 动态链 返回地址
SP
每个活动记录的大小在编译时可以确定( 除动态数据 )， 因此以SP为变址器可方便的访问各个数据。
三. 存储分配策略
静态存储分配：编译时对所有数据对象分配固定的存 储单元（地址空间），运行时始终不变。 栈式动态存储分配：每个过程建立活动记录，运行时每 当调用一个过程，就将活动记录动态的分配于栈顶，过 程活动结束，则活动记录退出栈顶。 堆式动态存储分配：将存储空间组织成堆结构，以便用 户可以随时申请或释放存储空间。 一个编译系统采取怎样的分配策略，取决于源语言中作 用域及生命期的定义规则。
2. 过程进入
进入过程后，应执行以下指令，为新活动记录赋初值 SP:=TOP+1 1[SP]:=返回地址 TOP:=TOP+L (L为活动记录的单元数) 3. 过程返回 对于以 return(E) 或 end 为结束返回的过程，应执行 以下指令： TOP:=SP-1 以 return(E)返回时，还应将 SP:=0[SP] E的值计算出来并放于临时变 X:=2[TOP] 返址 量T中，传回。 UJ 0[X] 无条件转移