4編譯原理陳意云課后答案46.1使用Pascal的作用域規則，確定下面程序中用于名字a，b的每個出現的聲明。程序輸出整數1,2,3,4 programa(inputoutput);

procedureb(u,v,x,y:integer);

vara:recorda,b:integerend;

b:recordb,a:integerend;

begin

withadobegina:=u;b:=vend;

withbdobegina:=x;b:=yend;

writeln(a.a,a.b,b.a,b.b)

end;

begin

b(1,2,3,4)

end.7/9/20232luanj@6.1(續)witha a—record

a:=u a—a.a

b:=v b—a.b

withb b—record

a:=x a—b.a

b:=y b—b.b7/9/20233luanj@6.2考慮下面的C程序

main(){

char*cp1,*cp2;

cp1=“12345”;

cp2=“abcdefghij”;

strcpy(cp1,cp2);

printf(“cp1=%s\ncp2=%s\n”,cp1,cp2);

}

該程序經以前的某些C編譯器編譯后，運行結果為：

cp1=abcdefghij

cp2=ghij

試分析為什么cp2被修改7/9/20234luanj@6.2(續)C語言中，字符串會添加‘\0’作為串的結束符，因此，串”12345”存儲為”12345\0”，而串”12345\0abc\0”打印出來的只有12345常量區連續分配因而本題中”12345”和”abcdefghij”存儲為

12345\0abcdefghij\0

cp1cp2

拷貝后結果為

abcdefghij\0fghij\0

cp1cp2現代編譯器編譯通過，執行時會出錯。(GCC:段錯誤/VC非法訪問)7/9/20235luanj@6.3一個C程序如下：

typedefstruct_a{

charc1;

longI;

charc2;

doublef;

}a;

typedefstruct_b{

charc1;

charc2;

longl;

doublef;

}b;

main(){

printf(“Sizeofdouble,long,char=%d,%d,%d\n”,sizeof(double),sizeof(long),sizeof(char));

printf(“Sizeofa,b=%d,%d\n”,sizeof(a),sizeof(b));

}

該程序在SPARC/Solaris工作站上運行結果如下：

Sizeofdouble,long,char=8,4,1

Sizeofa,b=24,16

試分析為什么7/9/20236luanj@6.3(續)數據對齊：為了尋址方便A：

char OXXX

long OOOO

char OXXXXXXX

double OOOOOOOOB:

char O

char OXX

long OOOO

double OOOOOOOO可以用gcc–S命令查看編譯后的匯編碼

VC下可以在debug模式下，菜單欄View->DebugWindows中Dissassenbly查看編譯后的匯編碼GCC:(GNU)3.2.2(RedHatLinux3.2.2-5)結果為20,167/9/20237luanj@6.3(續)#include<stdio.h>

staticstruct_a{

charc1;

longi;

charc2;

doublef;

}a={'A',1,'B',1.0};VC6下，Debug模式Memory窗口查看

GCC:(GNU)3.2.220030222(RedHatLinux3.2.2-5)|A|1|B|1.0|7/9/20238luanj@6.4下面給出一個C程序及其在X86/Linux下的編譯結果，根據所生成的匯編程序來解釋程序中4個變量的存儲分配、作用域、生成期和置初始值方式的區別

staticlongaa=10;

shortbb=20;

func(){

staticlongcc=30;

shortdd=40;

}

生成的匯編代碼：7/9/20239luanj@6.4(續).file"static.c“.version“01.01”gcc2_compiled:.data.align4.typeaa,@object.sizeaa,4aa:.long10.globlbb.align2.typebb,@object.sizebb,2bb:.value20.align4 .typecc.2,@object.sizecc.2,4cc.2:.long30.text .align4.globlfunc.typefunc,@functionfunc:pushl%ebpmovl%esp,%ebpsubl$4,%espmovw$40,-2(%ebp).L1:leaveret.Lfe1:.sizefunc,.Lfe1-func.ident"GCC:(GNU)egcs-2.91.6619990314/Linux(egcs-1.1.2release)”7/9/202310luanj@6.4(續).file"static.c“.version“01.01”gcc2_compiled:.data.align4.typeaa,@object.sizeaa,4aa: --aa分配在靜態數據區，作用域為本文件，生存期為整個程序.long10–aa靜態置初值.globlbb--bb分配在靜態數據區，作用域為全局，可以被其他文件引用，生存期為整個程序.align2.typebb,@object.sizebb,2bb:.value20–bb靜態置初值.align4 .typecc.2,@object.sizecc.2,4cc.2:--cc分配在靜態數據區，作用域為本文件，生存期為整個程序。源程序中在函數內部，為防止重名，需要重命名為cc.2.long30–cc靜態置初值.text .align4.globlfunc.typefunc,@functionfunc:pushl%ebpmovl%esp,%ebpsubl$4,%espmovw$40,-2(%ebp)--dd分配在棧上,生存期為func調用期，動態置初值.L1:leaveret.Lfe1:.sizefunc,.Lfe1-func.ident"GCC:(GNU)egcs-2.91.6619990314/Linux(egcs-1.1.2release)”7/9/202311luanj@6.5假定使用:(a)值調用;(b)引用調用;(c)值-結果調用;(d)換名調用。下面程序的結果分別是什么？

programmain(input,output);

vara,b:integer;

procedurep(x,y,z:integer);

begin

y:=y+1;

z:=z+x;

end;

begin

a:=2;

b:=3;

p(a+b,a,a);

printa;

end.7/9/202312luanj@6.5(續)值調用

x:=5;y:=2;z:=2;

y:=y+1;z:=z+x; 對形參的調用不改變實參的值，結果a為2引用調用

t:=a+b;

a=a+1;

a=a+t; 結果a為8值-結果調用

t:=a+b;

x:=t;y:=a;z:=a

y:=y+1;z:=z+x;

t:=x;a:=y;a:=z; 結果為7換名調用

a:=a+1;

a:=a+(a+b); 結果為97/9/202313luanj@6.6一個C程序如下:

func(i1,i2,i3)

longi1,i2,i3;

{

longj1,j2,j3;

printf(“Addressofi1i2i3=%o,%o,%o\n”,&i1,&i2,&i3);

printf(“Addressofj1j2j3=%o,%o,%o\n”,&j1,&j2,&j3);

}

main(){

longi1,i2,i3;

func(i1,i2,i3);

}

該程序在X86/Linux上運行結果為：

Addressofi1,i2,i3=27777775460,27777775464,27777775470

Addressofj1,j2,j3=27777775444,27777775440,27777775434

從結果看func的3個形參地址逐漸升高，而3個局部變量地址逐漸降低。試說明為什么7/9/202314luanj@6.6(續)C語言中，實參從右向左進棧，所以func(i1,i2,i3)按i3，i2，i1的順序進棧而j1,j2,j3按聲明的順序分配7/9/202315luanj@6.7下面的C程序中，printf的調用僅含格式控制串，運行時輸出3個參數，分析之

main(){

printf(“%d%d%d\n”);

}7/9/202316luanj@6.7(續)C語言不做實參和形參個數類型是否一致的檢查printf函數根據第一個參數—格式控制列表，到棧中取參數本題中雖然只傳了格式控制列表，但是printf函數分析格式控制列表，認為程序員還傳了3個整型數，因此繼續去棧中取3個參數，并輸出之。所以得到了三個不可預知值得整數。7/9/202317luanj@6.8下面給出一個C程序及其在X86/Linux下的編譯結果。從結果看，func的四個局部變量i1，j1，f1，e1的地址間隔和他們的類型一致，而形參i，j，f，e的地址間隔和他們的類型不一致，試分析原因

func(i,j,f,e)

shorti,j;floatf,e;

{

shorti1,j1;floatf1,e1;

printf(“Addressofi,j,f,e=%o,%o,%o,%o\n”,&i,&j,&f,&e);

printf(“Addressofi1,j1,f1,e1=%o,%o,%o,%o\n”,&i1,&j1,&f1,&e1);

printf(“Addressofshort,int,long,float,double=%d,%d,%d,%d,%d\n”,sizeof(short),sizeof(int),sizeof(long),sizeof(float),sizeof(double));

}

main(){

shorti,j;floatf,e;

func(i,j,f,e);

}

運行結果：

Addressofi,j,f,e=35777772536,35777772542,35777772544,35777772554

Addressofi1,j1,f1,e1=35777772426,35777772426,35777772424,35777772420,35777772414

Sizeofshort,int,long,float,double=2,4,4,4,87/9/202318luanj@6.8(續)C語言為了不保證實參和形參類型一致，因此為了盡可能保證得到正確結果，編譯器在整型和實型做實參時，將他們提升為long和double傳遞。但是函數內部取參數時，仍按照原來的類型去取7/9/202319luanj@6.8(續)main傳參數時，提升數據類型func取參數時，按原來的數據類型i:short->int4字節j:short->int4字節f:long->double8字節e:long->double8字節i:short2字節j:short2字節f:long4字節e:long4字節7/9/202320luanj@6.9一個C程序

func(c,l)

charc;longl;

{

func(c,l);

}

在x86/Linux上編譯生成的匯編代碼如下，請說明char和long在參數傳遞和存儲分配上的區別7/9/202321luanj@6.9(續).file"parameter.c“.version“01.01”gcc2_compiled.:.text.align4.globlfunc.typefunc,@functionfunc:pushl%ebp--將老的基址指針壓棧movl%esp,%ebp--將當前棧頂指針作為基址subl$4,%esp--分配空間movl8(%ebp),%eaxmovb%al,-1(%ebp)movl12(%ebp),%eaxpushl%eaxmovsbl-1(%ebp),%eax

pushl%eaxcallfuncaddl$8,%esp.L1:leaveret.Lfe1:.sizefunc,.Lfe1-func.ident"GCC:(GNU)egcs-2.91.6619990314/Linux(egcs-1.1.2release)”7/9/202322luanj@6.9(續)SomeAT&TASMSyntax寄存器：

8個32-bit寄存器%eax，%ebx，%ecx，%edx，%edi，%esi，%ebp，%esp；操作符源目的-1(%ebp)：基址：%ebp，偏移：-1加在指令后的符號表示操作數的長度：

b(byte,8-bit)

w(word,16-bits)

l(long,32-bits)movsbl：

movs：符號擴展指令

movsbl意味著movs（from）byte（to）long；movbw意味著movs（from）byte（to）word；movswl意味著movs（from）word（to）long。More:plzgoogle“AT&TASM”7/9/202323luanj@6.9(續)movl8(%ebp),%eax --取cmovb%al,-1(%ebp) --取其字節值，存入分配的存儲單元movl12(%ebp),%eax--取lpushl%eax --l壓棧movsbl-1(%ebp),%eax--取c，并轉換成longpushl%eax --c壓棧callfunc --調用funcaddl$8,%esp --恢復壓棧前狀態7/9/202324luanj@6.10從例6.5可以看到,C程序執行時只用到了控制鏈,不需要使用訪問鏈.為什么Parscal程序執行時需要使用訪問鏈,而C程序不需要?7/9/202325luanj@6.10(續)PASCAL允許過程嵌套，執行時，可以訪問非全局且非局部的變量，所以需要訪問鏈幫助確定數據所在活動記錄在棧中的位置

而C不允許過程嵌套，只能訪問全局和局部變量，所以不需要訪問鏈。7/9/202326luanj@6.11下面是求階乘的Pascal程序.畫出程序第三次進入函數factor時的活動記錄棧和靜態鏈.

programfact(input,output);

varf,n:integer;

functionfactor(n:integer):integer;

begin

ifn=0thenfactor:=1

elsefactor:=n*(factor(n-1))

end;

beginn:=5;f:=factor(n);write(f)

end.7/9/202327luanj@6.11(續)factf,nfactor訪問鏈nfactor訪問鏈nfactor訪問鏈n1227/9/202328luanj@6.12在下面假想的程序中,第(11)行語句f:=a調用函數a,a傳遞函數addm作為返回值.

(a)畫出該程序執行的活動樹.

(b)假定非局部名字使用靜態作用域,為什么該程序在棧式分配情況下不能正確工作?

(c)在堆分配策略下,該程序的輸出是什么?7/9/202329luanj@6.12(續)programret(input,output);

varf:function(integer):integer; functiona:function(integer):integer

varm:integer;functionaddm(n:integer):integerbeginreturnm+nend;beginm:=0;returnaddmend;procedure

b(g:function(integer):integer);beginwriteln(g(2))end;beginf:=a;b(f)end7/9/202330luanj@6.12(續)活動樹如右圖在執行addm時，只有ret，b和addm的活動記錄，a的已釋放。如果是靜態作用域，n對應的是第(4)行中的m，他處于a的活動記錄中，而此時a的已釋放。堆分配結果是2retabaddm7/9/202331luanj@6.13為什么C語言允許函數類型(的指針)作為函數的返回值類型,而Pascal語言卻不允許?7/9/202332luanj@6.13(續)參考6.12課本P2027/9/202333luanj@6.14一個C語言程序如下:

intn;

intf(intg){

intm;

m=n;

if(m==0) return1;

else{

n=n-1;returnm*f(n);

}

}

main(){

n=5;printf(“%dfactorialis%d\n”,n,f(n));

}

該程序的運行結果不是我們所期望的

5factorialis120

而是

0factorialis120

試說明原因.7/9/202334luanj@6.14(續)參數逆序進棧，因此，f(n)先被執行，而f(n)執行結束時，n值已經被改寫為0，此時再將n值壓棧，因而輸出“0factorialis120”7/9/202335luanj@6.15下面程序在SPARC/SUN工作站上運行時陷入死循環,試說明原因.如果將第7行的long*p改成short*p,并且將第22行longk改成shortk后,loop中的循環體執行一次便停止了.試說明原因.

main(){

addr();

loop();

}

long*p;

loop(){

longi,j;

j=0;

for(i=0;i<10;i++){

(*p)--;

j++;

}

}

addr(){

longk;

k=0;

p=&k;

}7/9/202336luanj@6.15(續)程序運行時陷入死循環的原因是由于ｐ指向分配給i的存儲單元引起的。循環體執行一次便停止時由于p指向分配給i的高位字節引起的。C語言的實現是采用棧式分配，使得函數addr和函數loop的活動記錄先后從同樣的存儲單元開始分配，從而長整數k和i先后分配在同樣的存儲單元，因此p指向分配給i的存儲單元。SPARC/SUN工作站上整數的存放方式是低地址放高位字節，而高地址放低位字節。另外，活動記錄棧是從高地址向低地址方向增長。當k改為短整型且p改為短整型指針后，那么p指向由i的兩個低位字節組成的短整數。執行(*p)--使得這兩個字節構成的短整數等于-1。而從整個4個字節看時，是65535，遠大于10。所以循環體執行一次便停止。7/9/202337luanj@6.16一個C語言程序

main()

{

func();

printf(“Returnfromfunc\n”);

}

func()

{

chars[4];

strcpy(s,”12345678”);

printf(“%s\n”,s);

}

在X86/Linux操作系統上的運行結果如下:

12345678

Returnfromfunc

Segmentationfault(coredumped)

試分析為什么會出現這樣的運行錯誤.7/9/202338luanj@6.16(續)數組越界訪問。出現短錯誤，說明控制鏈被破壞func可以返回main說明func的返回地址沒有被破壞，而ma