编译原理与技术[003]

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运行时内存划分
代码段 静态数据区 栈（stack）
大小可以静态确定 全局/局部静态变量 活动记录栈
堆（heap）
动态分配的数据
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活动记录
活动记录－AR （Activation Record） 是一连续存储区域，用于管理与存放和程序 单元执行相关的重要信息。
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e.g.1 FORTRAN静态存储分配
CALL sub
SUBROUTINE sub
CALL sub END
DATA I/10 WRITE(*.*) I
第一次调用前 机器状态
I = 100
I （ 10 ）
END 第一次调用sub，输出10
第一次调用后 机器状态
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6Hale Waihona Puke Baidu
活动记录的内容
返回值（return value） 实在参数（actual parameter） 控制链（control link）
可选的访问链（optional access/static link）
机器状态（saved machine status） 局部数据（local data） 临时区（temporaries）
编译原理与技术
运行环境
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运行环境
存储组织与分配
程序单元、运行时内存划分与活动记录 静态/动态存储分配 动态栈式的过程调用/返回 非局部名字的访问
参数传递
参数传递的方式及其实现
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存储组织与分配
mov bp,sp spbp
pop bp
//恢复调用者A的bp
ret
// B执行结束并返回
注：X86-Linux中的leave 和ret组合亦能达到目的。
至此，B的AR中除了参数/返回值区域，其余区域全部 回收（撤销）了。
I （ 100 ）
第二次调用sub，输出100
第二次调用后 机器状态
I （ 100 ）
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动态存储分配
栈式分配 － AR在过程被调用（激活）时才在栈 （stack）上分配；而在被调用过程（返回） 终止时从栈上撤销。 － 过程中（非静态）局部变量的存储绑定在 过程执行时有效；过程终止时失效。 － 支持过程递归调用。每次递归调用时，局 部变量绑定到不同的存储。
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动态存储分配
栈式分配下的AR内容布局
高地址
返回值 实在参数
可选的访问链
参数/返回值区域放在AR 高端－靠近调用者过程的 活动记录，既便于双方存 取，又适应参数可变情况
返回地址
bp
调用者 bp
长度固定的区 域放在AR中间
可选机器状态
低地址
局部数据
栈顶sp 临时区
程序单元 －FORTRAN的子例程(subroutine) －PASCAL的过程/函数(procedure/function) －C的函数
程序单元的激活（调用）与终止（返回） 程序单元的执行需要：
代码段＋活动记录（程序单元运行所需的额 外信息，如参数，局部数据，返回地址等）
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长度可变的区 域放在AR低端
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栈式分配下的过程调用与返回
－ 过程调用：分配被调过程的AR并填入相关信息， 然后程序控制转移到被调过程入口；
－过程A 调用 过程B 的过程调用序列：
A的“调用”准备操作：1）～ 3）
1）A 计算实在参数并放入（对应栈操作－push） B的活动记录中；（亦可考虑返回值存放空间）
2）A将可选的访问链放入（push）B的活动记录；
3）A将返回地址放入B的活动记录并跳转到过程B 的代码入口，开始B的执行；（一般通过A中的 代码指令－“call B” 来完成这一步）
4）
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栈式分配下的过程调用与返回 －过程A 调用 过程B 的过程调用序列： B的入口代码：4）～ 6） 4）在B自己的AR中保存A的活动记录的基址
AR中的内容 － 临时区域。用以保存临时计算结果
－ 局部数据区。源程序中程序单元声明的局 部变量对应在此区域。
－ 机器状态保存区。存有机器的寄存器，程 序指令计数器 ip（返回地址）等。
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活动记录
AR中的内容 － 访问链（静态链）。当前程序单元可以访 问的（静态程序中）外围程序单元的活动记 录链。 － 控制链（动态链）。程序单元的活动记录 按它们的生成（或调用）次序串成链。 － 实在参数 － 返回值
d1、d2谁正谁负？
bp
机器状态
偏移d2 局部数据
临时区
地址： bp+d2
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静态存储分配
－ 全局变量的存储绑定、AR均在编译时确定 且在整个程序执行中保持。
－ 不支持： 1）动态数据结构 2）过程递归调用
－ 实现静态分配的语言： （早期）FORTRAN
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栈式分配下的过程调用与返回
－ 过程返回：回收分配的被调过程的AR，并将程 序控制转移回调用过程继续执行；
－过程A 调用 过程B 的过程返回序列：
B的出口代码：1）～ 2）
1）B回收局部数据空间；恢复原先保存的机器状态 2）B恢复A的AR基址；取出返回地址将程序控制交 回到A。对应操作：
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活动记录内容的存取
AR的基地址bp
返回值 实在参数 控制链 （old bp）
可选的访问链
机器状态 局部数据 临时区
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活动记录内容的存取
返回值
地址：
实在参数
bp+d1
偏 移
控制链（old bp）
d1
可选的访问链
（即当前bp，对应操作 push bp）并且将这 个位置作为B自己AR的基址（对应操作）
mov sp,bp 即 bpsp） 5）保存可选的机器状态（寄存器） 6）为局部数据分配空间，（对应操作） sub local_size，sp，即sp sp – local_size 7）“开始”B的执行。（至此，B的AR建好）