编译原理第六章运行时存储空间的组织和管理

变量和数据的存储
• 静态存储：在编译时分配固定大小的内存空间。 • 动态存储：在运行时动态地分配和释放内存空间。 • 数据对齐：为了提高访问效率，对变量在内存中的位置进行调整。 • 在程序中，变量和数据的存储方式通常分为静态存储和动态存储两种。静态存
储是指在编译时就为变量分配固定大小的内存空间，这种方式适用于在程序执 行期间大小不变的变量。而动态存储是在运行时动态地为变量分配和释放内存 空间，它适用于大小在运行时才能确定或者在程序执行过程中会发生变化的数 据结构。为了提高内存访问效率，编译器通常还会进行数据对齐操作，即调整 变量在内存中的位置，使其按照特定的字节边界对齐，这样可以减少CPU访 问内存的次数，提高程序的执行速度。
04 数据段和代码段 的管理
数据段的组织和管理
静态存储分配：在编译时确定变量的 存储空间需求，并为其分配固定的存 储空间。这种分配方式适用于全局变 量和静态变量，其存储空间通常位于 数据段中。
动态存储分配：在运行时根据程序的 需要动态地分配存储空间。这种方式 适用于局部变量和临时变量，其存储 空间通常位于栈或堆中。动态存储分 配能够更有效地利用存储空间，并根 据需要动态调整。
03 堆区和栈区的管 理
堆区的组织和管理
动态内存分配
内存碎片问题
堆区是程序中用于动态内存分配的区 域，使用堆区可以实现在运行时根据 需要动态地分配和释放内存空间。在 堆区中，内存块的大小和数量是灵活 的，可以根据程序的需求进行调整。 常用的动态内存分配函数包括 malloc()和new()。
由于堆区的动态分配特性，频繁地分 配和释放内存块可能会导致内存碎片 问题。内存碎片指的是堆区中无法被 有效利用的小块内存空间。为了解决 这个问题，可以采用内存池技术，预 先分配一大块内存空间，并将其划分 为多个小块，每次需要分配内存时， 从内存池中获取一块合适的内存块。

《编译原理运行时存储空间经济组织ppt》2023-10-26CATALOGUE目录•编译原理概述•运行时存储空间概述•存储空间的经济组织•存储空间的扩展与维护•编译原理与存储空间的结合应用•总结与展望01编译原理概述1 2 3编译原理是研究如何将高级语言程序翻译成低级语言程序的一门科学。

编译原理定义编译原理关注如何将程序翻译成更低级的语言，以优化程序的运行效率和减小存储空间的使用。

编译原理的关注点编译原理包括词法分析、语法分析、语义分析、优化和代码生成等多个环节。

编译原理的基本组成语法分析根据语言的语法规则，将单词或符号组成语法结构。

词法分析将源程序分解成一个个的单词或符号。

语义分析对语法结构进行语义检查，确保其符合语言的语义规则。

代码生成将优化后的程序翻译成目标机器语言。

优化对已通过语义检查的程序进行优化，以提高程序的运行效率。

编译原理的应用编译器设计编译原理是设计编译器的基础，编译器是实现程序从高级语言到低级语言转换的关键工具。

要点一要点二程序优化利用编译原理中的优化技术，可以提高程序的运行效率，减少存储空间的使用。

语言设计编译原理在语言设计中也有重要的应用，它可以帮助设计者更好地理解语言的语法和语义规则。

要点三02运行时存储空间概述运行时存储空间的概念运行时存储空间指在程序运行过程中，用于存储程序中的变量、函数、类等数据和信息的空间。

运行时存储空间的分类根据存储空间的位置，可以分为内存空间和外存空间。

内存空间包括RAM、Cache等，外存空间包括硬盘、固态硬盘等。

在程序编译时，根据程序中使用的变量、函数、类等信息，分配相应的内存空间。

这种方式适用于程序中数据和函数的使用情况在编译时已知的情况。

在程序运行时，根据实际需要动态地分配内存空间。

这种方式适用于程序中数据和函数的使用情况在编译时无法确定的情况。

静态分配动态分配内存管理单元（MMU）用于管理内存空间的分配和释放。

MMU根据程序的请求，分配相应的内存空间，并在程序结束时释放相应的内存空间。

2 M1: PB2LOCK(INTEGER IND) ;
INTEGER X;
3
CALL M2(IND+1);
7
EDN M1;
3
3 M2: PBLOCK(INTEGER J);
4
4
BBLOCK;
ARRAY INTEGER F(J);
LOGICAL TEST1;
5
END
END M2; 6
AR4 F，TEST1数据区 AR3 参数J AR2 X和参数IND数据区 AR1 X,Y,NAME数据区
分程序结构，且允许递归调用的语言： 栈式动态存储分配
分配策略: 整个数据区为一个堆栈， (1) 当进入一个过程时，在栈顶为其分配一个数据区。 (2) 退出时，撤消过程数据区。
例1:
(1)当进入一个过程时，在栈顶为其分配一个数据区。
(2)退出时，撤消过程数据区。
1
1
BBLOCK;
REAL X, Y; STRING NAME;
MAXPRN RATE IND1 IND2 PRINT YPRINT TOTINT
类型 r r i i r r r
维数 0 0 0 0 1 2 0
地址 264 272 280 284 288 1088 5088
数据区
264 272 280 284 288
+8×100
1088
+8×100×5
5088
(2) 模块(FORTRAN子程序)的完整数据区
变量二元地址(BL、ON) BL：变量声明所在的层次。
可得到该层数据区 开始地址
并列过程具有相同层次
ON：相对于显式参数区的开始位置的位移。
相对地址

(4)
procedure readarray;
(5)
var i:integer;
(6)
begin ...a... end{readarray};
(7)
procedure exchange(i,j:integer);
(8)
begin
(9)
x:=a[i]; a[i]:=a[j]; a[j]:=x
(10)
被调用过程中的局部名字要保持与调用过程中的名 字不同，因此可以考虑在进行宏扩展以前，将被调 用过程中的每一个名字都系统地给以重新命名
如果需要保持实参的完整性，可以把实参用圆括号 括起来
18
procedure swap(var x, y: integer);
var temp: integer;
begin
3
代码 静态数据
栈
空闲空间
堆 内存区域的典型划分
4
C语言的函数声明不能嵌套，函数不论在什么 情况下激活，要访问的数据分成两种情况:
非静态局部变量（包括形式参数），它们分配 在活动记录栈顶的那个活动记录中
外部变量（包括定义在其它源文件中的外部变 量）和静态的局部变量，它们都分配在静态数 据区
5
指向的那个访问链
14
6.4 参数传递
左值：表达式所表示的存储单元 右值：这个存储单元中所存的值 实参的正文本身
15
6.4.1 值调用
值调用：计算实参，并把实参的右值传给被调 用过程，如C语言
值调用的显著特征是对形参的运算不影响调用 者活动记录中的值
16
6.4.2 引用调用
当参数通过引用（也叫做地址调用或传位置调 用）传递时，调用过程把实参存储单元的地址 传递给被调用过程：