《编译原理》课程教学课件（PPT讲稿，2022）ch9-目标程序运行时的存储组织

第9章运行时存储空间组织 ■概述 ■数据空间的使用方法和管理方法 ◆存储分配策略（重点） ■栈式存储分配的实现 ▣简单的栈式存储分配 嵌套过程语言的栈式实现（重点难点） ■参数传递 ■本章练习 ■作业 2025/4/3 课程目录国)】

2025/4/3 1 第9章 运行时存储空间组织 ◼ 概述 ◼ 数据空间的使用方法和管理方法 ◆ 存储分配策略(重点) ◼ 栈式存储分配的实现 简单的栈式存储分配 嵌套过程语言的栈式实现(重点 难点) ◼ 参数传递 ◼ 本章练习 ◼ 作业 课程目录

概述 p231 ■任务 ◆对目标程序运行时的数据空间的组织和管理 ■逻辑阶段 ◆在目标代码生成前，作准备 ■实质：解决关联问题 绑定(Binding) ◆源程序的文本—程序运行动作的实现 ◆源文件中的名字T一运行时的存储单元S 2025/4/3

2025/4/3 2 概述 p231 ◼ 任务 ◆对目标程序运行时的数据空间的组织和管理 ◼ 逻辑阶段 ◆在目标代码生成前，作准备 ◼ 实质：解决关联问题 绑定(Binding) ◆源程序的文本——程序运行动作的实现 ◆源文件中的名字N——运行时的存储单元S

运行时存储器的典型划分 p231 地址小 目标代码区 栈区，由大向小 动 圣时确定 发展 静态数据区 数据区 s存储分配 堆区，由小向 栈区 大发展 时确定 代码数据区 代码 存储分配 式动态 空闲存储空间 式动态 全局变日 静态变量 堆区 静态数据区 只滋数据（字符常量） 按定义时间顺序由小住大地 址发展 地址大 2025/4/3 章节目录冈 3

2025/4/3 3 运行时存储器的典型划分 p231 目标代码区 静态数据区 栈 区 堆 区 存放程序的目标代码 存放静态数据对象 管理过程调用 存放过程活动 所需的相关信息 实现动态数据分配 调用malloc等函数 时申请的存储空间 空闲存储空间 相向增长 可有效利用空间 编译时确定 运行时确定 静态存储分配 动态存储分配 栈式动态 堆式动态 章节目录

10.1存储分配策略P231 ■静态分配策略p232 ◆编译时对所有数据对象分配固定的存储单元 ◆且在运行时始终保持不变 ■栈式存储分配p233 ◆运行时把存储器作为一个栈进行管理 ◆每当调用一个过程，它所需的存储空间就动 态地分配于栈顶 ◆一旦退出，它所占空间就予以释放 ■堆式存储分配p233 ◆在运行时把存储器组织为堆 ◆允许用户动态申请和归还存储空间 ◆凡申请者从堆中分给一块，凡释放者退回给堆 2025/4/3 章节目绿国

2025/4/3 4 10.1 存储分配策略 P231 章节目录 ◼ 静态分配策略 p232 ◼ 栈式存储分配 p233 ◼ 堆式存储分配 p233 ◆编译时对所有数据对象分配固定的存储单元 ◆且在运行时始终保持不变 ◆运行时把存储器作为一个栈进行管理 ◆每当调用一个过程，它所需的存储空间就动 态地分配于栈顶 ◆一旦退出，它所占空间就予以释放 ◆在运行时把存储器组织为堆 ◆允许用户动态申请和归还存储空间 ◆凡申请者从堆中分给一块，凡释放者退回给堆

10.2栈式存储分配的实现p234 ■过程的活动举例 float fac(int n) 为方便讨论，程序和函 {float f; 数也看作过程。有C程序： if(n==0)f=1; else f=n*fac(n-1); 口执行时过程调用顺序： return f; fac (0) ↑ 返回值1 main() fac(1) {int i=2; 返回值1 printf(“%f,fac(i)); fac (2) ↑↓ 返回值2 ■定义了两个过程 main 运行栈 main fac (n) 显示2 程序运行结束 2025/4/3 D

2025/4/3 5 10.2 栈式存储分配的实现 p234 ◼ 过程的活动举例 为方便讨论，程序和函 数也看作过程。有C程序: float fac(int n) {float f; if (n==0) f=1; else f=n*fac(n-1); return f; } main( ) {int i=2; printf(“%f”,fac(i)); } ◼ 定义了两个过程 main fac(n) main ↑ fac(2) ↑ fac(1) 执行时过程调用顺序： ↑ fac(0) main的活动 fac的活动，n=2 fac的活动，n=1 fac的活动，n=0 运行栈 返回值1 返回值1 返回值2 显示 2 ↓ ↓ ↓ 程序运行结束

定义 过程的活动 一个过程的活动 ◆是指该过程的一次执行 ◆每次执行一个过程体，产生该过程体的一个活动 一个活动的生存期 ◆是指从该过程体的第一步操作到最后一步操作之 间的操作序 ◆包括执行该过程时调用其它过程花费的时间 ■名字说明作用域 ◆一个说明在程序里能起作用的范围 2025/4/3 国6

2025/4/3 6 定义 过程的活动 ◼ 一个过程的活动 ◆是指该过程的一次执行 ◆每次执行一个过程体，产生该过程体的一个活动 ◼ 一个活动的生存期 ◆是指从该过程体的第一步操作到最后一步操作之 间的操作序 ◆包括执行该过程时调用其它过程花费的时间 ◼ 名字说明作用域 ◆一个说明在程序里能起作用的范围

活动记录(Activation Record)p234 ■含义：存储管理过程活动所 需信息的一块连续的存储空间 目标代码区 临时单元 静态数据区 内情向量 活 栈区 动 局部变量 形武单元 运行栈区中的二二二二二二=二三 记 个栈单元 录 静态链 动态链 返回地址 ■ 作用：当调用过程时，将在栈顶 堆区 为过程此次活动分配活动记录 2025/4/3 国>

2025/4/3 7 活动记录(Activation Record) p234 临时单元 内情向量 局部变量 形式单元 静态链 动态链 返回地址 运行栈区中的 一个栈单元 目标代码区 静态数据区 栈 区 堆 区 ◼ 含义：存储管理过程活动所 需信息的一块连续的存储空间 活 动 记 录 ◼ 作用：当调用过程时，将在栈顶 为过程此次活动分配活动记录

活动记录结构与主要内容p234 T0P指向已用栈顶单元 T0P→ 临时单元 存放临时变量，用于表达式计算 内情向量 →存放局部数据（数组等） 局部变量 存放局部数据（局部变量） 3 形式单元 →1 保存实在参数的值或地址 2 静态链 用于存取非局部名(display表) 连接 保存调用者活动记录首地址(SP) 数据 1 动态链 SP 0 返回地址 → 目标代码中的返回地址 第一个形参 SP指向现行过程（即最 新进入工作的那个过程) 相对地址（相对数）=3 的活动记录在栈里的首地 栈中绝对地址=SP+3=3[SP] 址，用于访问局部数据 2025/4/3 章节目录国区

2025/4/3 8 活动记录结构与主要内容 p234 返回地址 动态链 静态链 形式单元 局部变量 内情向量 临时单元 存放临时变量，用于表达式计算 存放局部数据(数组等) 存放局部数据(局部变量) 保存实在参数的值或地址 用于存取非局部名(display表) 保存调用者活动记录首地址(SP) SP 目标代码中的返回地址 TOP TOP 指向已用栈顶单元 SP 指向现行过程（即最 新进入工作的那个过程) 的活动记录在栈里的首地 址，用于访问局部数据 连接 数据 0 1 2 3 第一个形参 相对地址(相对数)=3 栈中绝对地址=SP+3=3[SP] 章节目录

10.2.1简单栈式存储分配p234 ■用途 ◆过程的局部环境 ◆（活动记录） ■对语言的限制 ◆没有分程序结构 ◆过程定义不许嵌套 ◆允许过程的递归调用 ■适用语言 ◆C语言 2025/4/3 ☒g

2025/4/3 9 10.2.1 简单栈式存储分配 p234 ◼ 用途 ◆过程的局部环境 ◆（活动记录） ◼ 对语言的限制 ◆没有分程序结构 ◆过程定义不许嵌套 ◆允许过程的递归调用 ◼ 适用语言 ◆C语言

C语言栈式存储组织举例 p234 全局数据说明 main ( T0P→ R的活动记录 {main中的数据说明 SP 运动态 Q的活动记录 行确定 .Q0;.} 栈局部 void R() main的活动记录 {R中的数据说明 全局数据 静态 .} 确定 void Q() 目标代码 全局 {Q中的数据说明 .R(0;} 执行过程main→Q→R 2025/4/3 10

2025/4/3 10 C语言栈式存储组织举例 p234 全局数据说明 main（） { main中的数据说明 .Q();.} void R() { R中的数据说明 .} void Q() { Q中的数据说明 .R();.} 目标代码 全局数据 运 行 栈 执行过程 main main的活动记录 SP TOP → Q Q的活动记录 SP TOP → R R的活动记录 SP TOP 静态 确定 全局 动态 确定 局部