符號表

C編譯器使用符號表來記錄程序中遇到的變量，類似匯編器中的label表，不過C編譯器中的符號表包括更多信息：名字、類型、已分配的內(nèi)存地址、變量申明域或作用域等

e.g 程序中有6個變量聲明，編譯器會生成6個表項的符號表，采用偏移量的方式記錄變量在內(nèi)存中的位置

編譯器的符號表

變量的空間分配

存放變量內(nèi)容的內(nèi)存有兩種區(qū)段：全局數(shù)據(jù)段（global data section）和運行時棧（run-time stack）。全局數(shù)據(jù)段是內(nèi)存中存放全局變量的區(qū)段，即所有靜態(tài)變量所在的地方；運行時棧則是局部變量所在的地方。

在LC-3體系計算機中，R4是一個專用寄存器，存放的是全局數(shù)據(jù)段的基地址，所以R4可以被看做成一個全局指針。

e.g 全局變量earth偏移量為4，將earth的內(nèi)容讀入寄存器R3，LC-3指令如下：LDR R3, R4, #4

局部變量就會存放在一個被稱作”活動記錄“（activation record）或者”堆棧幀“（stack frame）的內(nèi)存模板（memory template）中?；顒佑涗浘褪且欢芜B續(xù)的內(nèi)存，包含了當前函數(shù)中所有的局部變量。每個函數(shù)都有自己的活動記錄，當我們調(diào)用一個函數(shù)的時候，該函數(shù)活動記錄的最大地址存放在寄存器R5中，R5被稱為幀指針（frame pointer)。注意，在活動記錄中，變量的排放順序與他們在程序中的聲明順序是相反的。

e.g 變量amount在程序中是最先被聲明的變量，它也是距離幀指針R5最近的變量，訪問變量seconds，LC-3指令如下：LDR R0, R5, #-5

LC-3內(nèi)存中的一個活動記錄

當我們調(diào)用一個函數(shù)的時候，該函數(shù)的活動記錄被壓入當前棧，同時R5內(nèi)容被調(diào)整，指向當前棧頂，當該函數(shù)結束的時候，控制權被交還給調(diào)用者，活動記錄將被彈出當前棧，同時R5的內(nèi)容也將被修改，指向調(diào)用者活動記錄所在位置。整個過程中，寄存器R6始終指向運行時棧的頂部，R6為棧指針。

C語言中，函數(shù)調(diào)用包括三個步驟：

調(diào)用：調(diào)用者將參數(shù)傳遞給被調(diào)用者，并交出控制權；

執(zhí)行：被調(diào)用者執(zhí)行任務；

被調(diào)用者返回函數(shù)結果，并將控制權交還給調(diào)用者；

運行時棧

在函數(shù)被調(diào)用時，我們需要激活被調(diào)用函數(shù)，也就是說在函數(shù)被執(zhí)行前，必須要在內(nèi)存中，為該函數(shù)的局部變量分配空間。

每個函數(shù)的活動記錄，在其每次被調(diào)用的時候，都會被系統(tǒng)在內(nèi)存中分配一個活動記錄空間。函數(shù)返回的時候，則將該活動記錄返還，以供其他函數(shù)調(diào)用使用，這樣是允許函數(shù)的遞歸操作的。其中采用數(shù)據(jù)結構”?！皝砀櫤瘮?shù)調(diào)用模式。

e.g

int main() { int a; int b;: b = Watt(a); b = Volta(a,b); }int Watt(int a) { int w;: w = Volta(w, 10); return w; }int Volta(int q; int r) { int k; int m;: return k; }

上圖是棧在代碼運行的不同時刻的快照，每個陰影區(qū)代表一個特定函數(shù)的活動記錄，將數(shù)據(jù)項壓入棧時，棧頂總是向著低的內(nèi)存地址方向移動。其中R5總是指向當前活動記錄的某個地址（局部變量的起始地址），R6總是指向運行時棧頂。

實現(xiàn)機制

調(diào)用者將參數(shù)拷貝到被調(diào)用者所能訪問的內(nèi)存區(qū)域

被調(diào)用函數(shù)的開始代碼，將活動記錄壓入棧，并在棧中保存一些備忘信息（保證控制權返回調(diào)用者后，調(diào)用者的原局部變量和寄存器內(nèi)容在調(diào)用前后沒有變化

被調(diào)用者完成自己的工作

被調(diào)用函數(shù)完成之后，將活動記錄出棧，并將控制權返回調(diào)用者

調(diào)用者重獲控制權之后，讀取被調(diào)用者的返回值

e.g

w = Volta(w, 10);

1、調(diào)用

通過將兩個參數(shù)值壓入運行時棧，向Volta傳遞參數(shù)，R6指向運行時棧頂部，每當向棧中壓入一個數(shù)據(jù)項，首先遞減R6值，然后將數(shù)據(jù)存入R6指向的地址。在LC-3結構中，C函數(shù)的參數(shù)，按照它們在函數(shù)調(diào)用的順序，從右到左依次被壓入棧。

通過JSR指令，把控制權交給Volta

AND R0, R0, #0 ADD R0, R0, #10 ADD R6, R6, #-1 STR R0, R6, #0 LDR R0, R5, #0 ADD R6, R6, #-1 STR R0, R6, #0 JSR Volta

2、被調(diào)用函數(shù)的開始

被調(diào)用函數(shù)的初始代碼，要完成與調(diào)用信息相關的備份操作:

為返回值預留一個內(nèi)存位置，通過棧指針遞減，將一個內(nèi)存空間“壓”入棧，在被調(diào)用函數(shù)返回調(diào)用者之前，將返回值填入此內(nèi)存。

調(diào)用者相關的信息的保存，即R7中調(diào)用者的返回地址和R5中調(diào)用者的幀指針（動態(tài)鏈）。

被調(diào)用者調(diào)整R6的值，在?？臻g中為它的局部變量分配足夠的空間，同時設置R5指向這些局部變量的基地址。

Volta: ADD R6, R6, #-1 ADD R6, R6, #-1 STR R7, R6, #0 ADD R6, R6, #-1 STR R5, R6, #0 ADD R5, R6, #-1 ADD R6, R6, #-2

3、被調(diào)用函數(shù)的結束

如果存在返回值，則填寫活動記錄的返回值字段。

將局部變量彈出棧

恢復原動態(tài)鏈的內(nèi)容

恢復返回地址

通過RET指令，返回調(diào)用者

LDR R0, R5, #0 STR R0, R5, #3 ADD R6, R5, #1 LDR R5, R6, #0 ADD R6, R6, #1 LDR R7, R6, #0 ADD R6, R6, #1 RET

4、返回調(diào)用函數(shù)

將返回值（如果有）出棧

參數(shù)出棧

JSR Volta LDR R0, R6, #0 STR R0, R5, #0 ; w = Volta(w, 10); ADD R6, R6, #1 ADD R6, R6, #2

總結

以上是生活随笔為你收集整理的报头中的偏移量作用_C语言中函数的实现的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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