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第ｌ６卷第３期 长春大学学报 Ｖ０１．１６ Ｎｏ．３ ２００６年６月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＡＮＧＣＨＵＮ ＵＮＩＶＥＲＳⅡＹ Ｊｕｎｅ ２Ｏ０６ 文章编号：１００９—３９０７（２００６）ｏ３—００４２—０３ 浅析ｐｌ／Ｏ与Ｃ编译程序在子过程处理上的异同 宋雅娟，刘 刚 邱敏瑞 （长春大学计算机科学技术学院，吉林长春１３００２２） 摘要：讨论了ｐｌ／０语言与ｃ语言程序在处理子过程问题上的区别，并阐述了二者的编译程序为 保证语言的子过程使用规则，在编译方面处理上的异同点，主要区别是是否需要存取链来保证是否 支持子过程的嵌套定义，ｐｌ／０需要使用存取链，而ｃ语言不需要，因为ｃ语言不支持函数的嵌套定 义而ＰＬ／ｏ语言支持。 关键词：存取链；子过程处理；编译程序 中图分类号：ＴＰ３１４ 文献标识码：Ａ ｐｌ／０是ｐａｓｃａｌ语言的一个子集，在子过程的处理上与ｐａｓｃａｌ语言一致。而现在计算机专业所讲授的编 程语言一般都是ｃ语言，它在子过程的处理上与ｐａｓｃａｌ区别较大。笔者针对教学过程，在本文中对ｃ语言 与ｐｌ／０语言的子过程进行了区别，并对二种语言的编译程序在子过程处理上的异同进行了详细阐述。 １ ｐｌ／０语言与Ｃ语言在使用子过程上的异同 ｐｌ／０语言与ｃ语言均是面向过程的计算机高级语言，它们都支持程序的 模块化设计，可以将程序分割成多个子过程，通过各个子过程的彼此调用来 完成整个程序功能，但是在子过程的定义上这两种语言存在着极大的不同。 １．１ ｐｌ／Ｏ语言支持子过程的嵌套定义和受限的过程调用 ｐｌ／０语言可在一个过程内部定义子过程，这称为子过程的嵌套定义，定 义子过程的过程可称为父过程。如图ｌ所示的子过程嵌套定义示意图，在该 图中Ｐ１０为主过程，Ｐｒｏｌ和Ｐｒｏ２是在ｐｌ０中定义的子过程，Ｐｒｏ３和Ｐｒｏ４是在 子过程Ｐｒｏ２中定义的嵌套子过程，在ｐｌ／０子过程的调用规则是这样的： （１）过程可调用自己直接定义的子过程，如ｐｌ０可直接调用Ｐｒｏｌ和Ｐｒｏ２， 而Ｐｒｏ２可直接调用Ｐｒｏ３和Ｐｒｏ４。 （２）同级子过程，后定义的子过程可调用在其前定义的子过程，反之不 行。如Ｐｒ０ｌ和Ｐｍ２同是在主过程中声明的子过程，它们为同级子过程，但Ｐｒｏ２ 定义在Ｐｒｏｌ后面，则Ｐｒｏ２可调用Ｐｒｏ１。 图 ｐｌ／Ｏ语言中子过程 （３）在子过程内不仅可以定义嵌套的子过程，还可定义自己的常量和变量，在ＰＩ／Ｏ中，一个子过程内声 明的所有的数据均可由其本身及其所有子孙过程引用，反之不行。 （４）因为所有的子过程的定义均在主过程内部，所以主过程中的数据可由自身及其所有子孙过程访问。 即所有的子过程均可访问，所以在主过程中定义的变量可作为全局变量使用。 １．２ Ｃ语言支持子过程的自由调用但不支持子过程的嵌套定义 在ｃ语言中，将所有的子过程称为函数，以下均用函数称谓子过程。 （１）Ｃ语言不支持函数的嵌套定义。 收稿日期：２００５－１０・１０ 作者简介：宋雅娟（１９７４一），女，吉林省柳河县人，长春大学计算机科学技术学院讲师，博士生，主要从事计算机软件理论研究。 维普资讯 http://www.cqvip.com
第３期 宋雅娟，等：浅析ｐｌ／Ｏ与ｃ编译程序在子过程处理上的异同 ４３ （２）每个函数中定义的数据均只能由该函数自己使用，称为局部变量。 （３）在Ｃ语言程序中必须有一个主函数ｍａｉｎ（），但该函数只是作为程序执行时的人口点，不具有任何其 他特殊地位，其中定义的变量也只是作为自己使用的局部变量，不能由任何函数使用。 （４）Ｃ语言中的函数调用比较自由，除ｍａｉｎ函数不能被调用外，其他函 数均可互相调用 ］。如图２所示，其中每个矩形表示一个子过程，箭头表示 调用关系。 由上述说明，可了解到ｐｌ／Ｏ或者ｐａｓｃａｌ语言和Ｃ语言在处理子过程上 的区别，那么在对这两种语言的源程序进行编译时需要对子程序进行什么样 的处理才能满足上述不同的规则呢？ ２ ｐＬ／Ｏ和ｃ语言的编译程序在处理子过程上的异同 ２ Ｃ语言中函数定义及调用示意图 笔者通过使用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋６．０的反汇编工具取得了对Ｃ语言源程序编译后的汇编程序，经过 与教材上的ｐｌ／Ｏ编译程序源代码进行反复比较，了解了这两种编译程序在处理子过程上的异同。 ２．１ 两种编译程序在子过程处理上的相同点 ２．１．１数据区切换 在子过程运行过程中，各过程的数据区都是使用堆栈式数据结构来完成的，即满足后进先出的原则，最 后被调用的子过程先结束。假设发生的调用过程如下，即主过程调用Ｐｒｏ２，而Ｐｒｏ２调用Ｐｒｏ４，则首先在栈中 为主过程分配数据区，当发生Ｐｒｏ２过程调用时，在栈顶为Ｐｒｏ２开辟数据区，当在Ｐｒｏ２中调用Ｐｒｏ４时，在栈 顶继续为Ｐｒｏ４开辟数据区，如图３（ａ）所示。当Ｐｒｏ４执行结束，则释放其数据区，栈中状态如图３（ｂ）所示， 如果Ｐｍ２又调用Ｐｒｏ３，则在栈顶为Ｐｒｏ３开辟数据区。如图３（Ｃ）所示。在程序执行过程中，过程调用是动态 进行的，堆栈区的数据也是在动态变化的，从图３中也可看出栈的基点总是随着过程调用发生变化的，总是 指向正在执行的子过程的数据基底，当子过程结束时，栈基要指回调用该过程的数据区基底。所以发生过程 调用时要保留主调过程的栈基，这样在被调过程结束时才能恢复主调过程的数据区基底，这不论是在ｐｌ／Ｏ 语言编译程序还是在Ｃ语言编译程序中都是一样的。 栈基 Ｐ ｒ（）４数据区 栈基 Ｐｒｏ４数据区 Ｐｒｏ２数据区 栈基 主过程 数据区 Ｐｒｏ２数据区 Ｐｒｏ２数据区 主过程 数据区 主过程 数据区 （ａ）Ｐｒｏ４被渊用（ｂ）Ｐｒｏ４￣行结束 图３过程调用数据区变化不意图 （ｃ）Ｐｒｏ３被调用 ２．１．２代码切换 当发生过程调用时，需暂停主调过程的代码运行，而转去执行被调过程的代码，当被调过程代码执行结 束，需返回主调过程被暂停处继续执行，这就需要记录暂停点，即返回地址，这也是要保存在栈中的，这在两 种语言中均是相同的。 ２．２两种编译程序在子过程处理上的不同 （１）ｐｌ／Ｏ编译程序中使用存取链来实现过程的嵌套定义。ｐｌ／Ｏ语言支持子过程的嵌套定义，由此而引 出对祖先过程定义的变量可直接使用。为此ｐｌ／Ｏ编译程序在处理子过程定义部分时，要特别记录每个过程 的父过程信息，从而可在以后使用其祖先过程的数据。当发生过程调用时，需要根据记录的父过程信息而在 堆栈中指向其父过程的数据基，在ｐｌ／Ｏ中称为存取链（或静态链）。以主过程调用Ｐｒｏ２，而Ｐｒｏ２调用Ｐｍｌ为 例，图４是ＰＩ／Ｏ在处理过程调用中使用存取链的图示。在图４中可看出，Ｐｍｌ和Ｐｍ２均为主过程定义的子 过程，Ｐｍｌ是由它的同级子过程调用，根据图４（ａ），Ｐｍｌ与其父过程之间隔着Ｐｍ２，而Ｐｍ２为Ｐｍｌ的主调过 维普资讯 http://www.cqvip.com
长春大学学报 第１６卷 程。Ｐｒｏｌ可存取其父过程即主过程定义的变量，但不能 存取其同级子过程Ｐｒｏ２的变量，因此在Ｐｒｏｌ中堆栈区中 Ｐｒｏ３数据区 设一个存取链指向其父过程Ｐ１０，而Ｐｒｏ２的存取链也指向 栈基 存取链一 Ｐ１０，这样Ｐｒｏｌ和Ｐｒｏ２不仅可以存取自己的变量，还可以 Ｐｒｏ２数据区 存取顺存取链所能找到的数据区的变量。如果用图３ 存取链 （Ｃ）所示的过程调用关系来表示ｐｉ／０的父子关系，则如 Ｐ１０数据区 图４（ｂ）所示，这样Ｐｒｏ３可顺存取链访问其父过程Ｐｒｏ２ （ａ）同级过程存取链 （ｂ）嵌套过程存取链 的变量，又可顺Ｐｒｏ２的静态链访问主过程的变量。 （２）Ｃ语言编译程序不支持存取链特征。Ｃ语言的 图４ ｐｌ／Ｏ编译程序中存取链示意图 函数不支持嵌套定义，不存在父子函数的问题，也不存在一个函数访问另一个函数所定义的变量问题，所以 在编译过程中不使用存取链。 ３结语 Ｃ语言和ＰＬ／Ｏ在子过程的定义规则和调用规则上区别较大，ｐＬ／Ｏ支持子过程的嵌套定义，在调用规则 上比较严谨，只能由父过程调用直接嵌套定义的子过程，或者由后定义的子过程调用先定义的同级子过程； 在变量的使用上区别也非常大。而Ｃ语言不支持函数即子过程的嵌套定义，在调用上除主函数ｍａｉｎ（）不能 被其他函数调用外，其他调用不受，而且每个函数内定义的变量只能由自己使用，称为局部变量，ｍａｉｎ 函数也不例外。这就导致了两种语言的编译程序在实现上的差别，ｐｌ／Ｏ语言编译程序在子过程调用时要保 存能够使其访问祖先过程变量的存取链信息，这是Ｃ语言编译器及其他不支持子过程嵌套定义的高级语言 编译程序所不具有的。 参考文献： ［１］ 吕映芝，张素琴，蒋维杜．编译原理［Ｍ］．北京：清华大学出版社，１９９８． ［２］ 谭浩强．ｃ程序设计［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２０００． ［３］金成植．编译程序构造原理和实现技术［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２０００． ［４］刘磊．编译原理及实现技术［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００５． ［５］Ａｌｆｒｅｄ Ｖ．Ａｈｏ．Ｒａｖｉ Ｓｅｔｈｉ．Ｊｅｆｆｒｅ Ｄ．Ｕｌｌｍａｎ．Ｃｏｍｐｉｌｅｒｓ：Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ａｎｄ Ｔｏｏｌｓ［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，２００１． 责任编辑：钟声 Ａ ｂｒｉｅｆ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｉｍｉｌａｒｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓ ｏｆ ｐｌ／Ｏ ａｎｄ Ｃ ｌａｎｇｕａｇｅ ｃｏｍｐｉｌｅｒ ｉｎ ｓｕｂ－ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ＳＯＮＧ Ｙａ—ｊｕａｎ，ＬＩＵ Ｇａｎｇ，ＱＩＵ Ｍｉｎ－ｒｕｉ （Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｏｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １ ３００２２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓ ｏｎ ｔｒｅｅｉｎｇ ｓｕｂ・ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｐＬ／Ｏ ｌａｎｇｕａｎｇｅ ａｎｄ Ｃ ｌａｎｇｕａｇｅ ａｎｄ ｅｘｐａｔｉａｔｅｓ ｔｈｅｉｒ ｃｏｍｐｉｌｅｒｓ’ｓｉｍｉｌａｒｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｏｎ ｓｕｂ－ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｔｒｅａｔｉｎｇ．Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ ｉｓ ｔｈａｔ ｎｅｓｔｅｄ ｌａｎｇｕａｇｅ ｓｕｃｈ ａＳ ｐｌ／Ｏ ｌａｎｇｕａｇｅ ｎｅｅｄｓ ａｃｃｅｓｓ ｃｈａｉｎ ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｎｏｎｎｅｓｔｅｄ ｌｎａｇｕａｇｅ ｌｉｋｅ Ｃ ｄｏｅｓｎ’ｔ ｎｅｅｄ ｉｔ ｓｉｎｃｅ ｔｈｅ Ｃ ｌａｎｇｕａｇｅ ｄｏｅｓ ｎｏｔ ｓｕｐｐｏｒｔ ｔｈｅ ｎｅｓｔｅｄ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ｏｆ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｂｕｔ ｔｈｅ ｐｌ／Ｏ ｌｎａｇｕａｇｅ ｄｏｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ＿＂ａｃｃｅｓｓ ｃｈａｉｎ；ｓｕｂ－ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｔｒｅａｔｉｎｇ；ｃｏｍｐｉｌｅｒ