第10章目标程序运行时的组织ppt课件.ppt

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1、第10章目标程序运行时的组织概述为了使目标程序能够运行,编译程序要从操作系统中得到一块存储区,以使目标程序能够在其上运行。该存储区需容纳:(1)生成的目标代码(2)目标代码运行时的数据空间数据空间应包括:(1)用户定义的各种类型的数据对象所需的存储空间(2)保留中间结果和传递参数的临时工作单元(3)调用过程时所需的连接单元(4)组织输入/输出所需的缓冲区目标代码所占用空间的大小在编译时能确定。有些数据对象所占用的空间也能在编译时确定。而有些数据对象具有可变体积和待分配性质,无法在编译时确定存储空间的位置。因此运行时的存储区常常划分成:目标区、静态数据区、栈区和堆区目标程序运行时存储区

2、的典型划分codestaticdatastack↓ ↑heap代码(code)区用以存放目标代码,这是固定长度的,即编译时能确定的;静态数据区(staticdata)用以存放编译时能确定所占用空间的数据;栈区和堆区(stackandheap)用于可变数据以及管理过程活动的控制信息。所谓数据空间的分配,本质上看,是将程序中的每个名字与一个存储位置关联起来,该存储位置用以容纳名字的值。关联(Binding)将源程序的文本程序运行动作的实现即源程序文本要做哪些功能,目标程序要实现它的功能。源文件中的名字N运行时的存储S(N到S的映射)10.1数据空间的三种不同使用方法和管理方法数据空间

3、的三种不同使用方法和管理方法:静态存储分配、栈式动态存储分配和堆式动态存储分配。1、静态存储分配这种存储分配非常简单,如果在编译时能确定目标程序运行中所需的全部数据空间的大小,称这种分配策略为静态存储分配。像FORTRAN这样的语言,其程序是段结构的,即由主程序段和若干子程序段组成。各程序段中定义的名字一般是彼此独立的,也即各段的数据对象名的作用域在各段中,同一个名字在不同的程序段表示不同的存储单元,不会在不同段间互相引用、赋值。另外它的每个数据名所需的存储空间大小都是常量(即不许含可变体积的数据,如可变数组),且所有数据名的性质是完全确定的。这样,整个程序所需数据空间的总量在编译时

4、完全确定,换句话说,一旦存储空间的某个位置分配给了某个数据名(关联起来)之后,在目标程序的整个运行过程中,此位置(地址)就属于该数据名了。2动态存储分配如果一个程序设计语言允许递归过程、可变数组或允许用户自由申请和释放空间,那么,就需要采用动态存储管理技术。因为对于这种程序在编译时无法知道它在运行时需要多大的存储空间,它所需要的数据空间的大小需待程序运行时动态地确定。若一个数组所需的存储空间的大小在编译时就已知道,则称它为确定数组,否则称为可变数组。例:   procedureA(m,n:integer);   beginrealz;       arrayB[m:n];      

5、begin      ··      ·end;   end;B[m:n]为可变数组,B的上下界是过程A的实参,A被调用时才能确定。动态存储管理技术有两种方式:栈式(stack)和堆式(heap)。下面简述这两种方式的原则。1、栈式动态存储分配这种分配策略是将整个程序的数据空间设计为一个栈。例:在具有递归结构的语言程序中,每当调用一个过程时,它所需的数据空间就分配在栈顶,每当过程工作结束时就释放这部分空间。过程所需的数据空间包括两部分:一部分是生存期在本过程这次活动中的数据对象,如局部变量、参数单元、临时变量等等;另一部分则是用以管理过程活动的记录信息(连接数据)。即当一次过程调用出

6、现时,调用该过程的那个过程的活动即被中断,当前机器的状态信息,诸如返回地址、寄存器的值等等,也都必须保留在栈中。当控制从调用返回时,便根据栈中记录的信息恢复机器状态,使该过程的活动继续进行。2、堆式动态存储分配如果一个程序语言提供用户自由地申请数据空间和退还数据空间的机制,通常使用一种称为堆式的动态存储分配方案。过程活动记录:AR为说明方便,假定程序是由过程组成,过程运行时称作过程的激活。一个过程的一次执行所需要的信息使用一个连续的存储区来管理,这个区(块)叫做一个活动记录lllllll一般这个段要记录:临时值,如计算表达式时的中间工作单元。局部变量(数据)保存运行过程前的状态(寄存

7、器值……)存取链(可选)对于非局部量的引用。控制链(可选)指向调用者的活动记录。实参(形式单元)返回地址术语:每个过程的AR有3个联系单元:SL:静态链,指向定义该过程的直接外过程(或主程序)运行时最新数据段的基地址。DL:动态链,指向调用该过程前正在运行过程的数据段基地址。即指向调用本过程的那个过程的活动记录的地址(老SP)RA:返回地址,记录调用该过程时目标程序的断点,保存该过程返回后的地址。这种情况可以直接采用栈式存储分配策略。在运行时,每个过程开始

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