Semantikk. Dagens tema Kjøresystemer (Ghezzi&Jazayeri 2.6, 2.7) Semantikk. Semantikk. En måte å svare på: gi semantikken til språket!

Transkript

1 agens tema Kjøresystemer (Ghezzi&Jazayeri.,.) Innledende om semantikk Operasjonell semantikk / SIMPLESEM Bokholderi og minneorganisering Forskjellige språkklasser... en beskrivelse av hva som skjer når programmer utføres. ette er langt fra trivielt! For å beskrive syntaks har vi noen standard verktøyer. (BNF, syntaksdiagrammer, etc.) / Forelesning.0.00 Forelesning.0.00 /...en beskrivelse av hva som skjer når programmer utføres. ette er langt fra trivielt! For å beskrive syntaks har vi noen standard verktøyer. (BNF, syntaksdiagrammer, etc.)...en beskrivelse av hva som skjer når programmer utføres. ette er langt fra trivielt! For å beskrive syntaks har vi noen standard verktøyer. (BNF, syntaksdiagrammer, etc.) Forelesning.0.00 / Forelesning.0.00 /

2 ...en beskrivelse av hva som skjer når programmer utføres. ette er langt fra trivielt! For å beskrive syntaks har vi noen standard verktøyer. (BNF, syntaksdiagrammer, etc.) To innfallsvinkler: denotasjonell semantikk beskrive i forhold til en matematisk modell ofte svært komplisert operasjonell semantikk SIMPLESEM - en abstrakt maskin gi en semantikk ved å oversette inn i SIMPLESEM Vårt fokus her vil være på minneorganisering og bokholderi. Krav til minneorganisering sier noe om hvor rikt et språk er. Forelesning.0.00 / Forelesning.0.00 / To innfallsvinkler: denotasjonell semantikk beskrive i forhold til en matematisk modell ofte svært komplisert operasjonell semantikk SIMPLESEM - en abstrakt maskin gi en semantikk ved å oversette inn i SIMPLESEM Vårt fokus her vil være på minneorganisering og bokholderi. Krav til minneorganisering sier noe om hvor rikt et språk er. Bokholderi et viktigste bokholderiet et kjøresystem må ta seg av, er følgende: Variable Hvordan settes det av plass? Hvordan fjernes de igjen? Hvordan finner man variablene? Rutiner Hvordan kaller man en rutine? Hvordan kommer man tilbake fra en rutine? Hvordan overfører man parametre? Blokker Hvordan går man inn og ut av blokker? Forelesning.0.00 / Forelesning /

3 Forskjellige språkklasser Statiske språk,, minnekravet kan regnes ut før programmet kjøres, derfor kan minnet tildeles/allokeres før programstart ikke rekursjon (FORTRAN, OBOL) Stakk-baserte språk, 4 minnebruk følger LIFO-/stakk-prinsipp og kan ikke regnes ut ved kompilering minnet tildeles automatisk ved kjøring når variable deklareres i et skop minnet frigjøres når en er ute av skopet (ALGOL 0) Forelesning.0.00 / Forelesning.0.00 / ynamiske språk minnebruk mer uforutsigbart, tildeles dynamisk ved behov minnet kan ikke organiseres i en stakk heap (SIMULA) SIMPLESEM Maskinen SIMPLESEM ip er meget enkel: 0 set 0, [0] set, read set write, [0] set, []+[]*[4] 4 jump 4 jumpt 4, []>[] set [0], [0] jump [] halt : er et kodelager, adressert fra 0. ip (instruksjonspeker) peker på neste instruksjon i. er et datalager, adressert fra : Forelesning.0.00 / Forelesning.0.00 /

4 SIMPLESEM Instruksjonsløkken For hver instruksjon gjør SIMPLESEM følgende:. Hent neste instruksjon: [ip].. Øk ip: ip = ip+.. Utfør instruksjonen. SIMPLESEM Instruksjonene set plasserer verdier i : set 0,[0] set,read set write,[0] 4 set,[]+[]*[4] set [0],[0] jump hopper ved å sette ip. jump 4 jump [] jumpt hopper hvis en betingelse er sann («true»). jumpt 4,[]>[] halt avslutter programmet. Forelesning.0.00 / Forelesning / Statiske språk uten rutiner Språket er en særdeles forenklet form for : et finnes ingen rutiner eller blokker. Alle variable er følgelig globale. Eksempel: SH. Variable Alle variable ligger i under hele kjøringen. -eksempel - største felles multiplum 0 main() { int i, j; scanf("%d%d", &i, &j); 4 while (i!= j) if (i > j) i -= j; else j -= i; printf("%d", i); 0 set 0, read set, read jumpt, [0]=[] jumpt, [0]<=[] 4 set 0, [0]-[] jump set, []-[0] jump set write, [0] halt Forelesning.0.00 / Forelesning.0.00 /

5 -eksempel - største felles multiplum ip 0 set 0, read set, read jumpt, [0]=[] jumpt, [0]<=[] 4 set 0, [0]-[] jump set, []-[0] jump set write, [0] halt Statiske språk med rutiner er utvidet med rutiner med lokale variable, men uten parametre. (Rekursive kall er ikke tillatt.) Tildelingen av minne kan gjøres før kjøring. (Statisk allokering.) For hver variabel kan det tilordnes en adresse i -lageret. enne adressen kan beholdes under hele kjøringen. Forelesning.0.00 / Forelesning / i SIMPLESEM Aktiveringspost Hver rutine må ha en aktiveringspost i. er ligger: returadressen og lokale variable. essuten må det av og til settes av plass til en returverdi. -eksempel - oversettelse 0 int i =, j =, k = ; (){ int i = 4, l = ; 4 i += k+l; } beta(){ int k = ; i = j+k; (); main(){ beta(); } (l) globale beta Forelesning.0.00 / Forelesning.0.00 /

6 -eksempel - oversettelse 0 int i =, j =, k = ; (){ int i = 4, l = ; 4 i += k+l; } beta(){ int k = ; i = j+k; (); main(){ beta(); } 0 set 0, set, set, set, 4 jump 0 halt set 4, 4 set, set 4, [4]+[]+[] jump [] 0 set, set 0, []+[] set, 4 jump 4 jump [] 0 globale main 4 0 beta 4 (l) globale beta -eksempel - kjøring 0 int i =, j =, k = ; (){ int i = 4, l = ; 4 i += k+l; } beta(){ int k = ; i = j+k; (); main(){ beta(); } ip 0 set 0, set, set, set, 4 jump 0 halt set 4, 4 set, set 4, [4]+[]+[] jump [] 0 set, set 0, []+[] set, 4 jump 4 jump [] 0 globale 4 main 4 0 beta 4 (l) globale beta Forelesning.0.00 / Forelesning.0.00 / Språk med separat kompilering Språket er med muligheter for separat kompilering: Fil : inti=,j=,k=; extern beta(); 4 main(){ beta(); } Fil : extern int k; (){ 4 inti=4,l=; i+=k+l; } Forelesning.0.00 / Fil : extern int i, j; extern (); 4 beta(){ int k = ; i=j+k; (); } a vet ikke kompilatoren hvilke adresser i og som er ledige. en kjenner heller ikke adressene til eksterne funksjoner og variable. Relokerbar kode Løsningen er å la hver rutine bruke adresser fra 0 samt legge ved relokeringsinformasjon. Så kan linkeren endre koden. Forelesning /

7 Språk med rekursive rutiner Språket er utvidet med muligheten til å kalle rutiner rekursivt. Eksempler:, PASAL. Problem Hver rutines aktiveringspost kan forekomme 0 eller flere ganger. Løsning Legg aktiveringspostene på stakken. LIFO-disiplin! Implementasjon Ved implementasjon må vi også ha: [0] inneholder en peker current til nåværende aktiveringspost, og [] har en peker free til første frie lokasjon på stakken. Lokale variable kan nå aksesseres som [0]+tillegg Hver aktiveringspost må inneholde en peker til forrige aktiveringspost. enne kalles dynamisk link. Forelesning.0.00 / Forelesning.0.00 / Et eksempel En rekursiv fakultetsfunksjon kan skrives slik. Merk: vi har fortsatt ikke parametre. int n; int fact(){ 4 int loc; if (n > ) { loc = n--; return loc * fact(); }else{ return ; } main(){ 4 scanf("%d", &n); if (n >= 0) printf("%d", fact()); else printf("atafeil!"); } Forelesning.0.00 /