Опубликован: 06.08.2007 | Доступ: свободный | Студентов: 1541 / 714 | Оценка: 4.45 / 4.29 | Длительность: 18:50:00
Специальности: Программист

Лекция 9: Промежуточное представление программы

< Лекция 8 || Лекция 9: 123 || Лекция 10 >

Линеаризованные представления

В качестве промежуточных представлений весьма распространены линеаризованные представления деревьев. Линеаризованное представление позволяет относительно легко хранить промежуточное представление во внешней памяти и обрабатывать его. Наиболее распространенной формой линеаризованного представления является польская запись - префиксная (прямая) или постфиксная (обратная).

Постфиксная запись - это список вершин дерева, в котором каждая вершина следует (при обходе снизу-вверх слева-направо) непосредственно за своими потомками. Дерево на рис. 8.1, а, в постфиксной записи может быть представлено следующим образом:

a b c - * b c - * + :=

В постфиксной записи вершины синтаксического дерева явно не присутствуют. Они могут быть восстановлены из порядка, в котором следуют вершины и из числа операндов соответствующих операций. Восстановление вершин аналогично вычислению выражения в постфиксной записи с использованием стека.

В префиксной записи сначала указывается операция, а затем ее операнды. Например, для приведенного выше выражения имеем

:= a + * b - c * b - c

Рассмотрим детальнее одну из реализаций префиксного представления - Лидер [12]. Лидер - это аббревиатура от "ЛИнеаризованное ДЕРево". Это машинно-независимая префиксная запись. В Лидере сохраняются все объявления и каждому из них присваивается свой уникальный номер, который используется для ссылки на объявление. Рассмотрим пример.

module M;
var X,Y,Z: integer;
procedure DIF(A,B:integer):integer;
  var R:integer;
  begin R:=A-B;
    return(R);
  end DIF;
begin Z:=DIF(X,Y);
end M.

Этот фрагмент имеет следующий образ в Лидере.

program 'M'
var int
var int
var int
procbody proc int int end int
  var int
  begin assign var 1 7 end
	  int int mi par 1 5 end par 1 6 end
    result 0 int var 1 7 end
    return
  end
  begin assign var 0 3 end int
  icall 0 4 int var 0 1 end
  int var 0 2 end end
end

Рассмотрим его более детально:

program 'M' Имя модуля нужно для редактора связей.
var int Это образ переменных X, Y, Z ;
var int переменным X, Y, Z присваиваются
var int номера 1, 2, 3 на уровне 0.
procbody proc Объявление процедуры с двумя
int int end целыми параметрами, возвращающей целое.
int Процедура получает номер 4 на уровне 0 и параметры имеют номера 5, 6 на уровне 1.
var int Переменная R имеет номер 7 на уровне 1.
begin Начало тела процедуры.
assign Оператор присваивания.
var 1 7 end Левая часть присваивания (R).
int Тип присваиваемого значения.
int mi Целое вычитание.
par 1 5 end Уменьшаемое (A)
par 1 6 end Вычитаемое (B)
result 0 Результат процедуры уровня 0
int Результат имеет целый тип
var 1 7 end Результат - переменная R
return Оператор возврата
end Конец тела процедуры
begin Начало тела модуля.
assign Оператор присваивания.
var 0 3 end Левая часть - переменная Z.
int Тип присваиваемого значения.
icall 0 4 Вызов локальной процедуры DIF
int var 0 1 end Фактические параметры X
int var 0 2 end и Y
end Конец вызова.
end Конец тела модуля

Виртуальная машина Java

Программы на языке Java транслируются в специальное промежуточное представление, которое затем интерпретируется так называемой "виртуальной машиной Java ". Виртуальная машина Java представляет собой стековую машину: она не имеет памяти прямого доступа, все операции выполняются над операндами, расположенными на верхушке стека. Чтобы, например, выполнить операцию с участием константы или переменной, их предварительно необходимо загрузить на верхушку стека. Код операции - всегда один байт. Если операция имеет операнды, они располагаются в следующих байтах.

К элементарным типам данных, с которыми работает машина, относятся short, integer, long, float, double (все знаковые).

Организация памяти

Машина имеет следующие регистры: pc - счетчик команд; optop - указатель вершины стека операций; frame - указатель на стек-фрейм исполняемого метода; vars - указатель на 0 -ю переменную исполняемого метода. Все регистры 32-разрядные. Стек-фрейм имеет три компоненты: локальные переменные, среду исполнения, стек операндов. Локальные переменные отсчитываются от адреса в регистре vars. Среда исполнения служит для поддержания самого стека. Она включает указатель на предыдущий фрейм, указатель на собственные локальные переменные, на базу стека операций и на верхушку стека. Кроме того, здесь же хранится некоторая дополнительная информация, например, для отладчика.

Куча сборки мусора содержит экземпляры объектов, которые создаются и уничтожаются автоматически. Область методов содержит коды, таблицы символов и т.д. С каждым классом связана область констант. Она содержит имена полей, методов и другую подобную информацию, которая используется методами.

Набор команд виртуальной машины

Виртуальная Java-машина имеет следующие команды:

помещение констант на стек,
помещение локальных переменных на стек,
запоминание значений из стека в локальных переменных,
обработка массивов,
управление стеком,
арифметические команды,
логические команды,
преобразования типов,
передача управления,
возврат из функции,
табличный переход,
обработка полей объектов,
вызов метода,
обработка исключительных ситуаций,
прочие операции над объектами,
мониторы,
отладка.

Рассмотрим некоторые команды подробнее.

< Лекция 8 || Лекция 9: 123 || Лекция 10 >