理解函数的调用过程 / pl0 语言

静态链和动态链

符号表的组织

pl0语言当中，符号表是全局的，动态变化的

增加符号

符号的属性

• 层
  • 其实是对应的基地址阶数
• 相对偏移地址
  • 和通常意义上的栈区内存分配异曲同工

删除符号

不做内存处理，直接退回符号栈栈顶指针

函数

函数是如何被调用的

函数当中包含函数的逻辑，以及局部变量

深入理解计算机系统（3.7）------过程（函数的调用原理）

机器用栈来传递过程参数、存储返回信息

允许嵌套定义的函数如何访问外部变量

1. 根据 lev_def找到基地址
2. 根据给定的 offset进行栈偏移寻址，得到变量

pl0语言当中层差的作用

外层不能访问内层的变量

😂人不可貌相

⭐根本原因：被调用函数并不知道调用者是谁

The callee doesn’t know who calls it😂

但是在创建栈帧的时候，我们可以指定一个

比如

main / 0

var a1,b1;

p / 1

var a2,b2;

q / 2

var a3,b3;

r1 / 3

r2 / 3

r 的过程体 / 4

var c1,d1,e1,f1;

s / 1

var c2,d2,e2,f2;

t / 2

var c3,d3,e3,f3;

u / 3

u 的过程体 / 4

【main 函数体】

---

首先需要明确

lev = k 的函数必须在 lev >= k的过程当中调用

即任意内层和直接外层

比如 main调用 p

因为main 虽然在 lev0，但是main 的过程体在lev1，而p的定义lev1(p的过程体在lev2)

---

当r 的过程体（lev = 4）调用p（lev = 1） 时

会产生如下的cal指令

cal 3(lev_dif),offset(p)(base1)

当t 的过程体（lev = 3）调用p（lev = 1） 时

cal 2(lev_def),offset(p)(base1)

两个指令当中，p的新栈帧的静态链都会指向main

👇和base函数有关

base 函数

case cal: /* 调用子过程 */
    // ^ 静态链，指向定义过程中的直接过程，用于访问变量
    s[s_top] = base(cur_instr.lev_dif, s, stack_base);
    // ^ 动态链，指向调用者的基地址
    s[s_top + 1] = stack_base;
    // ^ 存储PC
    s[s_top + 2] = instr_ptr; /* 将当前指令指针入栈 */
    // instr_base = base(i.lev_dif, s, instr_base);
    stack_base = s_top;           /* 改变基地址指针值为新过程的基地址 */
    instr_ptr = (int)cur_instr.a; /* 跳转 */
    break;

base 函数如下

int base(int lev_dif, double *s, int stack_base)
{
    int b1;
    b1 = stack_base;
    while (lev_dif > 0)
    {
        b1 = s[b1];
        lev_dif--;
    }
    return b1;
}

r 的过程体当中调用p 时，栈帧的分布是

main->p->q->r->p

调用p 的时候，会沿着r 栈帧的基地址开始，回溯 2 步（层差 = 2）

过程是

lev_dif = 3; b = r栈帧底部;r 栈帧底部指向了r的调用者 q 的帧底
lev_dif = 2; b = q栈帧底部;q 栈帧底部指向了q的调用者 p 的帧底
lev_dif = 1; b = p栈帧底部;p 栈帧底部指向了p的调用者 main 的帧底
lev_dif = 0; done;

同样的offset，只是层差不同，不同父过程调用区别在哪里呢?

层差出现在 lod,sto,cal这三个原生命令的执行过程当中

在 pl0语言当中，符号表是随时变化的

访问本栈帧的变量当然没有问题，但是如何访问外部变量呢？

其本质目的是内层（高层）函数想要访问外层变量时，需要找到合适的基地址，才能根据偏移量找到实际的栈地址，取出变量

层差就是需要沿着静态链回溯的阶数

所有变量都封装在当前层数的栈帧之上，需要得到栈帧基地址（%ebp）

⭐⭐⭐静态​链的作用：指向定义该过程的直接外过程的最新活动记录的栈帧基地址

1. 定义
2. 最新活动记录
3. 基地址

为什么在C 语言当中我们不常看到 层差这个概念？

C 语言不允许函数嵌套定义，因此仅有局部变量（$fp偏移）和全局变量（.data），并不存在需要变换基地址访问的情况

ref

深入理解计算机系统（3.7）------过程（函数的调用原理）