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編譯原理棧式存儲管理

發布時間:2025-09-04 14:56:05

A. 編譯原理:靜態數組的存儲空間可以在編譯時確定。這句話為什麼是錯的。請給出詳細原因,謝謝。

靜態變數在程序運行過程中只在第一次初始化時,會賦初始值,以後即使再初始化其值也不會改變。
任何變數的存儲空間及存儲在內存中的位置都是由操作系統在程序運行時才分配的,只能說存儲空間的大小是程序裡面的初始化語句決定的。
靜態變數、全局變數和局部變數
1.從作用域看:
C++變數根據定義的位置的不同的生命周期,具有不同的作用域,作用域可分為6種:
全局作用域,局部作用域,語句作用域,類作用域,命名空間作用域和文件作用域。
1>全局變數具有全局作用域。全局變數只需在一個源文件中定義,就可以作用於所有的源文件。當然,其他不包含全局變數定義的源文件需要用extern關鍵字再次聲明這個全局變數。
2>靜態局部變數具有局部作用域,它只被初始化一次,自從第一次被初始化直到程序運行結束都一直存在,它和全局變數的區別在於全局變數對所有的函數都是可見的,而靜態局部變數只對定義自己的函數體始終可見。
3>局部變數也只有局部作用域,它是自動對象(auto),它在程序運行期間不是一直存在,而是只在函數執行期間存在,函數的一次調用執行結束後,變數被撤銷,其所佔用的內存也被收回。
4>靜態全局變數也具有全局作用域,它與全局變數的區別在於如果程序包含多個文件的話,它作用於定義它的文件里,不能作用到其它文件里,即被static關鍵字修飾過的變數具有文件作用域。這樣即使兩個不同的源文件都定義了相同名字的靜態全局變數,它們也是不同的變數。
2.從分配內存空間看:
1>全局變數,靜態局部變數,靜態全局變數都在靜態存儲區分配空間,而局部變數在棧里分配空間
2>全局變數本身就是靜態存儲方式,靜態全局變數當然也是靜態存儲方式。這兩者在存儲方式上並無不同。這兩者的區別雖在於非靜態全局變數的作用域是整個源程序,當一個源程序由多個源文件組成時,非靜態的全局變數在各個源文件中都是有效的。而靜態全局變數則限制了其作用域,即只在定義該變數的源文件內有效,在同一源程序的其它源文件中不能使用它。由於靜態全局變數的作用域局限於一個源文件內,只能為該源文件內的函數公用,因此可以避免在其它源文件中引起錯誤。
1)全局變數、靜態全局變數以及靜態局部變數都會被放在程序的靜態數據存儲區(全局可見)中,這樣可以在下一次調用的時候還可以保持原來的賦值。這一點是它們與堆變數、堆變數的區別。
2)靜態變數(包括靜態局部變數和靜態全局變數)用static告知編譯器,自己僅僅在變數的作用范圍內可見。這一點是它與全局變數的區別。
從以上分析可以看出,把局部變數改變為靜態變數後是改變了它的存儲方式即改變了它的生存期。把全局變數改變為靜態變數後是改變了它的作用域,限制了它的使用范圍。因此static這個說明符在不同的地方所起的作用是不同的。應予以注意。
Tips:
A.若全局變數僅在單個C文件中訪問,則可以將這個變數修改為靜態全局變數,以降低模塊間的耦合度;
B.若全局變數僅由單個函數訪問,則可以將這個變數改為該函數的靜態局部變數,以降低模塊間的耦合度;
C.設計和使用訪問動態全局變數、靜態全局變數、靜態局部變數的函數時,需要考慮重入問題,因為他們都放在靜態數據存儲區,全局可見;
D.如果我們需要一個可重入的函數,那麼,我們一定要避免函數中使用static變數(這樣的函數被稱為:帶「內部存儲器」功能的的函數)
E.函數中必須要使用static變數情況:比如當某函數的返回值為指針類型時,則必須是static的局部變數的地址作為返回值,若為auto類型,則返回為錯指針。

B. java語言中提及的「堆」主要有什麼用「棧又有什麼用」

Java把內存劃分成兩種:一種是棧內存,另一種是堆內存。在函數中定義的一些基本類型的變數和對象的引用變數都是在函數的棧內存中分配,當在一段代碼塊定義一個變數時,Java就在棧中為這個變數分配內存空間,當超過變數的作用域後,Java 會自動釋放掉為該變數分配的內存空間,該內存空間可以立即被另作它用。

堆內存用來存放由 new 創建的對象和數組,在堆中分配的內存,由 Java 虛擬機的自動垃圾回收器來管理。在堆中產生了一個數組或者對象之後,還可以在棧中定義一個特殊的變數,讓棧中的這個變數的取值等於數組或對象在堆內存中的首地址,棧中的這個變數就成了數組或對象的引用變數,以後就可以在程序中使用棧中的引用變數來訪問堆中的數組或者對象,引用變數就相當於是為數組或者對象起的一個名稱。引用變數是普通的變數,定義時在棧中分配,引用變數在程序運行到其作用域之外後被釋放。而數組和對象本身在堆中分配,即使程序運行到使用 new 產生數組或者對象的語句所在的代碼塊之外,數組和對象本身占據的內存不會被釋放,數組和對象在沒有引用變數指向它的時候,才變為垃圾,不能在被使用,但仍然占據內存空間不放,在隨後的一個不確定的時間被垃圾回收器收走(釋放掉)。

這也是Java比較占內存的原因,實際上,棧中的變數指向堆內存中的變數,這就是 Java 中的指針!

java中內存分配策略及堆和棧的比較

1 內存分配策略

按照編譯原理的觀點,程序運行時的內存分配有三種策略,分別是靜態的,棧式的,和堆式的.

靜態存儲分配是指在編譯時就能確定每個數據目標在運行時刻的存儲空間需求,因而在編譯時就可以給他們分配固定的內存空間.這種分配策略要求程序代碼中不允許有可變數據結構(比如可變數組)的存在,也不允許有嵌套或者遞歸的結構出現,因為它們都會導致編譯程序無法計算準確的存儲空間需求.

棧式存儲分配也可稱為動態存儲分配,是由一個類似於堆棧的運行棧來實現的.和靜態存儲分配相反,在棧式存儲方案中,程序對數據區的需求在編譯時是完全未知的,只有到運行的時候才能夠知道,但是規定在運行中進入一個程序模塊時,必須知道該程序模塊所需的數據區大小才能夠為其分配內存.和我們在數據結構所熟知的棧一樣,棧式存儲分配按照先進後出的原則進行分配。

靜態存儲分配要求在編譯時能知道所有變數的存儲要求,棧式存儲分配要求在過程的入口處必須知道所有的存儲要求,而堆式存儲分配則專門負責在編譯時或運行時模塊入口處都無法確定存儲要求的數據結構的內存分配,比如可變長度串和對象實例.堆由大片的可利用塊或空閑塊組成,堆中的內存可以按照任意順序分配和釋放.

2 堆和棧的比較

上面的定義從編譯原理的教材中總結而來,除靜態存儲分配之外,都顯得很呆板和難以理解,下面撇開靜態存儲分配,集中比較堆和棧:

從堆和棧的功能和作用來通俗的比較,堆主要用來存放對象的,棧主要是用來執行程序的.而這種不同又主要是由於堆和棧的特點決定的:

編程中,例如C/C++中,所有的方法調用都是通過棧來進行的,所有的局部變數,形式參數都是從棧中分配內存空間的。實際上也不是什麼分配,只是從棧頂向上用就行,就好像工廠中的傳送帶(conveyor belt)一樣,Stack Pointer會自動指引你到放東西的位置,你所要做的只是把東西放下來就行.退出函數的時候,修改棧指針就可以把棧中的內容銷毀.這樣的模式速度最快, 當然要用來運行程序了.需要注意的是,在分配的時候,比如為一個即將要調用的程序模塊分配數據區時,應事先知道這個數據區的大小,也就說是雖然分配是在程序運行時進行的,但是分配的大小多少是確定的,不變的,而這個"大小多少"是在編譯時確定的,不是在運行時.

堆是應用程序在運行的時候請求操作系統分配給自己內存,由於從操作系統管理的內存分配,所以在分配和銷毀時都要佔用時間,因此用堆的效率非常低.但是堆的優點在於,編譯器不必知道要從堆里分配多少存儲空間,也不必知道存儲的數據要在堆里停留多長的時間,因此,用堆保存數據時會得到更大的靈活性。事實上,面向對象的多態性,堆內存分配是必不可少的,因為多態變數所需的存儲空間只有在運行時創建了對象之後才能確定.在C++中,要求創建一個對象時,只需用 new命令編制相關的代碼即可。執行這些代碼時,會在堆里自動進行數據的保存.當然,為達到這種靈活性,必然會付出一定的代價:在堆里分配存儲空間時會花掉更長的時間!這也正是導致我們剛才所說的效率低的原因,看來列寧同志說的好,人的優點往往也是人的缺點,人的缺點往往也是人的優點(暈~).

3 JVM中的堆和棧

JVM是基於堆棧的虛擬機.JVM為每個新創建的線程都分配一個堆棧.也就是說,對於一個Java程序來說,它的運行就是通過對堆棧的操作來完成的。堆棧以幀為單位保存線程的狀態。JVM對堆棧只進行兩種操作:以幀為單位的壓棧和出棧操作。

我們知道,某個線程正在執行的方法稱為此線程的當前方法.我們可能不知道,當前方法使用的幀稱為當前幀。當線程激活一個Java方法,JVM就會在線程的 Java堆棧里新壓入一個幀。這個幀自然成為了當前幀.在此方法執行期間,這個幀將用來保存參數,局部變數,中間計算過程和其他數據.這個幀在這里和編譯原理中的活動紀錄的概念是差不多的.

從Java的這種分配機制來看,堆棧又可以這樣理解:堆棧(Stack)是操作系統在建立某個進程時或者線程(在支持多線程的操作系統中是線程)為這個線程建立的存儲區域,該區域具有先進後出的特性。

每一個Java應用都唯一對應一個JVM實例,每一個實例唯一對應一個堆。應用程序在運行中所創建的所有類實例或數組都放在這個堆中,並由應用所有的線程共享.跟C/C++不同,Java中分配堆內存是自動初始化的。Java中所有對象的存儲空間都是在堆中分配的,但是這個對象的引用卻是在堆棧中分配,也就是說在建立一個對象時從兩個地方都分配內存,在堆中分配的內存實際建立這個對象,而在堆棧中分配的內存只是一個指向這個堆對象的指針(引用)而已。

Java 中的堆和棧

Java把內存劃分成兩種:一種是棧內存,一種是堆內存。

在函數中定義的一些基本類型的變數和對象的引用變數都在函數的棧內存中分配。

當在一段代碼塊定義一個變數時,Java就在棧中為這個變數分配內存空間,當超過變數的作用域後,Java會自動釋放掉為該變數所分配的內存空間,該內存空間可以立即被另作他用。

堆內存用來存放由new創建的對象和數組。

在堆中分配的內存,由Java虛擬機的自動垃圾回收器來管理。

在堆中產生了一個數組或對象後,還可以在棧中定義一個特殊的變數,讓棧中這個變數的取值等於數組或對象在堆內存中的首地址,棧中的這個變數就成了數組或對象的引用變數。

引用變數就相當於是為數組或對象起的一個名稱,以後就可以在程序中使用棧中的引用變數來訪問堆中的數組或對象。

具體的說:

棧與堆都是Java用來在Ram中存放數據的地方。與C++不同,Java自動管理棧和堆,程序員不能直接地設置棧或堆。

Java的堆是一個運行時數據區,類的(對象從中分配空間。這些對象通過new、newarray、anewarray和multianewarray等指令建立,它們不需要程序代碼來顯式的釋放。堆是由垃圾回收來負責的,堆的優勢是可以動態地分配內存大小,生存期也不必事先告訴編譯器,因為它是在運行時動態分配內存的,Java的垃圾收集器會自動收走這些不再使用的數據。但缺點是,由於要在運行時動態分配內存,存取速度較慢。

棧的優勢是,存取速度比堆要快,僅次於寄存器,棧數據可以共享。但缺點是,存在棧中的數據大小與生存期必須是確定的,缺乏靈活性。棧中主要存放一些基本類型的變數(,int, short, long, byte, float, double, boolean, char)和對象句柄。

棧有一個很重要的特殊性,就是存在棧中的數據可以共享。假設我們同時定義:

int a = 3;

int b = 3;

編譯器先處理int a = 3;首先它會在棧中創建一個變數為a的引用,然後查找棧中是否有3這個值,如果沒找到,就將3存放進來,然後將a指向3。接著處理int b = 3;在創建完b的引用變數後,因為在棧中已經有3這個值,便將b直接指向3。這樣,就出現了a與b同時均指向3的情況。這時,如果再令a=4;那麼編譯器會重新搜索棧中是否有4值,如果沒有,則將4存放進來,並令a指向4;如果已經有了,則直接將a指向這個地址。因此a值的改變不會影響到b的值。要注意這種數據的共享與兩個對象的引用同時指向一個對象的這種共享是不同的,因為這種情況a的修改並不會影響到b, 它是由編譯器完成的,它有利於節省空間。而一個對象引用變數修改了這個對象的內部狀態,會影響到另一個對象引用變數。

C. 編譯原理全部的名詞解釋

書上有別那麼懶!。。。。
編譯過程的六個階段:詞法分析,語法分析,語義分析,中間代碼生成,代碼優化,目標代碼生成
解釋程序:把某種語言的源程序轉換成等價的另一種語言程序——目標語言程序,然後再執行目標程序。解釋方式是接受某高級語言的一個語句輸入,進行解釋並控制計算機執行,馬上得到這句的執行結果,然後再接受下一句。
編譯程序:就是指這樣一種程序,通過它能夠將用高級語言編寫的源程序轉換成與之在邏輯上等價的低級語言形式的目標程序(機器語言程序或匯編語言程序)。
解釋程序和編譯程序的根本區別:是否生成目標代碼
句子的二義性(這里的二義性是指語法結構上的。):文法G[S]的一個句子如果能找到兩種不同的最左推導(或最右推導),或者存在兩棵不同的語法樹,則稱這個句子是二義性的。
文法的二義性:一個文法如果包含二義性的句子,則這個文法是二義文法,否則是無二義文法。
LL(1)的含義:(LL(1)文法是無二義的; LL(1)文法不含左遞歸)
第1個L:從左到右掃描輸入串 第2個L:生成的是最左推導
1 :向右看1個輸入符號便可決定選擇哪個產生式
某些非LL(1)文法到LL(1)文法的等價變換: 1. 提取公因子 2. 消除左遞歸
文法符號的屬性:單詞的含義,即與文法符號相關的一些信息。如,類型、值、存儲地址等。
一個屬性文法(attribute grammar)是一個三元組A=(G, V, F)
G:上下文無關文法。
V:屬性的有窮集。每個屬性與文法的一個終結符或非終結符相連。屬性與變數一樣,可以進行計算和傳遞。
F:關於屬性的斷言或謂詞(一組屬性的計算規則)的有窮集。斷言或語義規則與一個產生式相聯,只引用該產生式左端或右端的終結符或非終結符相聯的屬性。
綜合屬性:若產生式左部的單非終結符A的屬性值由右部各非終結符的屬性值決定,則A的屬性稱為綜合屬
繼承屬性:若產生式右部符號B的屬性值是根據左部非終結符的屬性值或者右部其它符號的屬性值決定的,則B的屬性為繼承屬性。
(1)非終結符既可有綜合屬性也可有繼承屬性,但文法開始符號沒有繼承屬性。
(2) 終結符只有綜合屬性,沒有繼承屬性,它們由詞法程序提供。
在計算時: 綜合屬性沿屬性語法樹向上傳遞;繼承屬性沿屬性語法樹向下傳遞。
語法制導翻譯:是指在語法分析過程中,完成附加在所使用的產生式上的語義規則描述的動作。
語法制導翻譯實現:對單詞符號串進行語法分析,構造語法分析樹,然後根據需要構造屬性依賴圖,遍歷語法樹並在語法樹的各結點處按語義規則進行計算。
中間代碼(中間語言)
1、是復雜性介於源程序語言和機器語言的一種表示形式。
2、一般,快速編譯程序直接生成目標代碼。
3、為了使編譯程序結構在邏輯上更為簡單明確,常採用中間代碼,這樣可以將與機器相關的某些實現細節置於代碼生成階段仔細處理,並且可以在中間代碼一級進行優化工作,使得代碼優化比較容易實現。
何謂中間代碼:源程序的一種內部表示,不依賴目標機的結構,易於代碼的機械生成。
為何要轉換成中間代碼:(1)邏輯結構清楚;利於不同目標機上實現同一種語言。
(2)便於移植,便於修改,便於進行與機器無關的優化。
中間代碼的幾種形式:逆波蘭記號 ,三元式和樹形表示 ,四元式
符號表的一般形式:一張符號表的的組成包括兩項,即名字欄和信息欄。
信息欄包含許多子欄和標志位,用來記錄相應名字和種種不同屬性,名字欄也稱主欄。主欄的內容稱為關鍵字(key word)。
符號表的功能:(1)收集符號屬性 (2) 上下文語義的合法性檢查的依據: 檢查標識符屬性在上下文中的一致性和合法性。(3)作為目標代碼生成階段地址分配的依據
符號的主要屬性及作用:
1. 符號名 2. 符號的類型 (整型、實型、字元串型等))3. 符號的存儲類別(公共、私有)
4. 符號的作用域及可視性 (全局、局部) 5. 符號變數的存儲分配信息 (靜態存儲區、動態存儲區)
存儲分配方案策略:靜態存儲分配;動態存儲分配:棧式、 堆式。
靜態存儲分配
1、基本策略
在編譯時就安排好目標程序運行時的全部數據空間,並能確定每個數據項的單元地址。
2、適用的分配對象:子程序的目標代碼段;全局數據目標(全局變數)
3、靜態存儲分配的要求:不允許遞歸調用,不含有可變數組。
FORTRAN程序是段結構,不允許遞歸,數據名大小、性質固定。 是典型的靜態分配
動態存儲分配
1、如果一個程序設計語言允許遞歸過程、可變數組或允許用戶自由申請和釋放空間,那麼,就需要採用動態存儲管理技術。
2、兩種動態存儲分配方式:棧式,堆式
棧式動態存儲分配
分配策略:將整個程序的數據空間設計為一個棧。
【例】在具有遞歸結構的語言程序中,每當調用一個過程時,它所需的數據空間就分配在棧頂,每當過程工作結束時就釋放這部分空間。
過程所需的數據空間包括兩部分
一部分是生存期在本過程這次活動中的數據對象。如局部變數、參數單元、臨時變數等;
另一部分則是用以管理過程活動的記錄信息(連接數據)。
活動記錄(AR)
一個過程的一次執行所需要的信息使用一個連續的存儲區來管理,這個區 (塊)叫做一個活動記錄。
構成
1、臨時工作單元;2、局部變數;3、機器狀態信息;4、存取鏈;
5、控制鏈;6、實參;7、返回地址
什麼是代碼優化
所謂優化,就是對代碼進行等價變換,使得變換後的代碼運行結果與變換前代碼運行結果相同,而運行速度加快或佔用存儲空間減少。
優化原則:等價原則:經過優化後不應改變程序運行的結果。
有效原則:使優化後所產生的目標代碼運行時間較短,佔用的存儲空間較小。
合算原則:以盡可能低的代價取得較好的優化效果。
常見的優化技術
(1) 刪除多餘運算(刪除公共子表達式) (2) 代碼外提 +刪除歸納變數+ (3)強度削弱; (4)變換循環控制條件 (5)合並已知量與復寫傳播 (6)刪除無用賦值
基本塊定義
程序中只有一個入口和一個出口的一段順序執行的語句序列,稱為程序的一個基本塊。

給我分數啊。。。

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