Bölüm 10. Altprogramların gerçeklenmesi ISBN

(1)

Bölüm 10

Altprogramların

gerçeklenmesi

(2)

Tercüme edip geliştiren: Doç. Dr. Zeki Bayram, DAÜ 1-2

10. Bölüm konuları

• Çağırma / geri dönme semantiği

• Yığıt-dinamik yerel değişkeni olan altprogramların gerçeklenmesi

• İçiçe altprogramlar

• Statik etki alanı gerçeklenmesi

• Bloklar

• Dinamik etki alanı gerçeklenmesi

(3)

Çağırma ve geri dönmenin semantiği

• Bir dilin altprogram çağırma ve geri dönme oparasyonlarının tümüne altprogram

bağlantısı denir.

• Altprogram çağırmanın semantiği

– Parametreleri geç

– Yerel değişkenler için yığıt üzerinde yer ayır – Çağıran programın çalışma statüsünü sakla

(registerler, program sayacı)

– Yerel olmayan değişkenlere erişim sağla – Kontrolü, çağrılana devret

(4)

Çağırma ve geri dönmenin semantiği…

• Geri dönmenin semantiği

– Çık ve girçık kipindeki parametrelerin değerlerini ver (gerekiyorsa)

– Yığıt üzerinde yerel değişkenler için alınan yeri geri ver

– Çalışma statüsünü eski haline getir – Kontrolü çağırana geri ver

(5)

Alt program gerçeklenmesi:

tanımlar

• Aktivasyon kaydı (activation record)

çalışmakta olan bir altprogramın ihtiyaç duyduğu bilgilerin saklandığı yerin

formatıdır

• Aktivayson kaydı örneği (AKÖ) ( activation

record instance) çalışmakta olan spesifik bir

altprogram için tutulan bilgidir.

(6)

Yığıt-dinamik yerel değişkenleri olan bir

dil için tipik aktivasyon kaydı

(7)

Yığıt-dinamik değişkeni olan alprogramların gerçeklensmesi: aktivasyon kaydı

• Aktivasyon kaydı formatı sabit, ama boyutu değişken

•

Dinamik bağ (dynamic link)

çağıranın aktivasyon kayıt örneğinin tabanını gösterir

• Aktivasyon kayıt örneği altprogram çağrıldığında dinamik olarak sistem yığıtı üzerinde yaratılır

•

Ortam işaretçisi (Oİ) (environment pointer (EP)

) her zaman çalışmakta olan altprogramın aktivasyon

kayıt örneğinin tabanını gösterir

• Dinamik bağ = çağıranın ortam işaretçisi

(8)

Örnek: C fonksiyonu

void sub(float total, int part) {

int list[5];

float sum;

… }

(9)

Özyinelemesiz örnek

void fun1(float r) { int s, t;

...

fun2(s);

...

}

void fun2(int x) { int y;

...

fun3(y);

...

}

void fun3(int q) { ...

}

void main() { float p;

...

fun1(p);

...

main calls ^fun1

fun1 calls ^fun2

fun2 calls ^fun3

(10)

Özyinelemesiz örnek

(11)

Dinamik zincir ve göreceli adres (local offset)

• Yığıt üzerindeki dinamik bağların tümüne birden

dinamik zincir

veya

çağırma zinciri

denir.

• Yerel değişkenler aktivasyon kaydının başından itibaren belirtilmiş göreceli adresleri aracılığı ile erişilirler.

• Bir yerel değişkenin göreceli adresi derleyici tarafından derleme anında belirlenebilir.

(12)

Özyinelemeli bir örnek

int factorial (int n) {

<---1 if (n <= 1) return 1;

else return (n * factorial(n - 1));

<---2 }

void main() { int value;

value = factorial(3);

<---3 }

(13)

Factorial için aktivayson kaydı

(14)

Factorial çağrılamsında yığıtın durumu

(15)

Factorial dönüşlerinde yığıtın durumu

(16)

İçiçe altprogramlar

• Bazı ‘C’ tabanlı olamayan statik etki alanlı dillede (ör: Pascal, Fortran 95, Ada,

Python) yığıt dinamik yerel değişkenler kullanılır ve altprogramlar içiçe olabilir.

• Yerel olarak erişilemeyen tüm değişkenler yığıt üzerinde olan bir aktivasyon kayıt

örneğinde bulunurlar.

• Yerel olmayan referans bulma süreci

1. Doğru aktivasyon kayır örneğini bul

2. Bulunan kayıt içindeki döğru adresi belirle

(17)

Statik etki alanı

• Statik zincir , aktivasyon kayıt örneklerini bağlayan statik linklerden oluşur

• • Bir altprograma ait aktivasyon kayıt

örneğindeki statik link, altprogramın statik babasına ait en yeni aktivasyon kayıt

örneğine işaret eder.

• Bir aktivasyon kayıt örneğinin statik zinciri,

onu tüm statik atalarınına bağlar

(18)

Statik etki alanı...

•

Statik derinlik

bir etki alanının kaç tane etki alanıın içinde olduğunu gösteren bir sayıdır.

• Bir yerel olmayan referansın

zincir farkı

(chain_offset)

veya

içiçelik derinliği (nesting_depth)

referansa konu olan değişkenin kullanıldığı etki

elanı ile tanımlandığı etki alanlarının arasındakı derinlik farkıdır.

• Bir değişkene referans (zincir farkı, lokal adres) olarak temsil edilebilir ( (chain_offset,

local_offset) ). (lokal adres = aktivasyon kaydının başından itibaren olan göreceli adres)

(19)

Örnek Ada Programı

procedure Main_2 is X : Integer;

procedure Bigsub is A, B, C : Integer;

procedure Sub1 is A, D : Integer;

begin -- of Sub1

A := B + C; <---1 end; -- of Sub1

procedure Sub2(X : Integer) is B, E : Integer;

procedure Sub3 is C, E : Integer;

begin -- of Sub3 Sub1;

E := B + A: <---2 end; -- of Sub3

begin -- of Sub2 Sub3;

A := D + E; <---3 end; -- of Sub2 }

begin -- of Bigsub Sub2(7);

end; -- of Bigsub

(20)

Örnek ADA Programı...

• MAIN_2 çağırma sırası

MAIN_2 BIGSUB’ı çağırır BIGSUB SUB2’yi çağırır SUB2 SUB3’ü çağırır

SUB3 SUB1’i çağırır

(21)

UYARI!!!!

• Bir sonraki slaytda dinamik bağlar

YANLIŞTIR. Doğrusu, çağıran altprogramın

aktivasyon kayıt örneğinin başına işaret

etmeleridir, sonuna değil.

(22)

1. Pozisyondaki

yığıt içeriği

(23)

Statik zincir “bakımı”

• Çağırma anında yeni bir aktivasyon kaydı örneği yaratılır

• Dinamik link eski ortam işaretçisidir (eski yığıt üst işaretçisi değil!)

• Statik bağ, statik babanın en yeni aktivasyon kayıt örneğine işaret ettirilir (statik bağın değeri,

çağıranın statik zinciri takip edilerek bulunabilir)

(24)

Statik zincir değerlendirmesi

Sorun:

•Bir değişkenin tanımlandığı yer ile

kullanıldığı yerin derinlik farkları fazla ise,

değişkene erişim çok zaman alır.

(25)

Göstergeler (Displays)

• Statik linklere alternatif

• Gösterge denen bir dizi, her statik derinlikteki en yeni aktivasyon kayıt örneğinin başlangıç adresini saklar

• Gösterge[i] = yığıt üzerindeki en yeni (en

yukarıda ) i statik derinlikteki aktisvasyon

kayıt örneğinin adresi

(26)

Göstergeler…

• Statik derinliği j olan bir altprogramın yeni bir aktivasyon kayıt örneği (AKÖ) yaratıldığında, bu AKÖ’nün adresi k ise, Gösterge[j]’nin içindeki

değer AKÖ içinde saklanır ve Gösterge[j]’nin değeri k’ya eşitlenir

• Statik derinliği j olan bir altprogram geri

döndüğünde ve AKÖ’sü yığıttan atıldığında,

Gösterge[j]’nin değeri AKÖ içinde saklanan değere eşitlenir.

(27)

Bloklar

• Kullanıcı tanımlı yerel etki alanı

• C örneği

{int temp;

temp = list [upper];

list [upper] = list [lower];

list [lower] = temp }

• temp değişkeninin ömrü, kontrol blok içine girdiğinde başlar

(28)

Blokların gerçeklenmesi

• İki yöntem:

1. Parametresiz altprogram gibi değerlendir

– Her bloğun kendi AKÖ’sü olur. Blok her çalıştırıldığında AKÖ tekrar yaratılır

2. İçinde bulunduğu altprogramın AKÖ’sünde blok değişkenleri için yer ayır

(29)

Dinamik etki alanı gerçeklenmesi

Derin erişim :

•dinamik zinciri kullanarak değişken ara

- Zincirin uzunluğu statik olarak belirlenemez.

– Her AKÖ içinde değişken isimlerinin de olması gerekir

(30)

Dinamik etki alanı gerçeklenmesi…

Sığ erişim :

– Her değişken için bir yığıt

– Altprogram çağrıldığında, altprogramdaki her x değişkeni için x yığıtı üzerine bir hücre itilir

– Değişken erişimleri her zaman yığıt üzerindeki en üst hücreye olur

– Altprogram geri döndüğünde, altprogramdaki her x değişkeni için x yığıtı üzerinden bir hücre atılır

(31)

Dinamik etki alanı için sığ erişim örneği

void sub3() { int x, z;

x = u + v;

… }

void sub2() { int w, x;

… }

void sub1() { int v, w;

… }

void main() { int v, u;

… }

(32)

Özet

• Altprogram çağrılma semantiği birçok aktiviteyi gerektirir

• Yığıt-dinamik yerel değişkeni olan altprogramların iki parçası var

– program kodu – aktivasyon kaydı

(33)

Özet...

• Aktivasyon kayıt örneklerinde, başka şeylerin

yanısıra formel parametreler ve yerel değişkenler bulunur

• İçiçe tanımların olduğu statik etki alanlı dillerde, statik zincirler ve göstergeler yerel olmayan

değişkenlere erişimin iki ana yöntemidir.

• Dinamik etki alanlı dillerde, lokal olmayan

değişkenlere erişimin iki yöntemi: dinamik zincir ve her değiken için ayrı yığıt.