报头中的偏移量作用_C语言中函数的实现

符号表

C编译器使用符号表来记录程序中遇到的变量，类似汇编器中的label表，不过C编译器中的符号表包括更多信息：名字、类型、已分配的内存地址、变量申明域或作用域等

e.g 程序中有6个变量声明，编译器会生成6个表项的符号表，采用偏移量的方式记录变量在内存中的位置

编译器的符号表

变量的空间分配

存放变量内容的内存有两种区段：全局数据段（global data section）和运行时栈（run-time stack）。全局数据段是内存中存放全局变量的区段，即所有静态变量所在的地方；运行时栈则是局部变量所在的地方。

在LC-3体系计算机中，R4是一个专用寄存器，存放的是全局数据段的基地址，所以R4可以被看做成一个全局指针。

e.g 全局变量earth偏移量为4，将earth的内容读入寄存器R3，LC-3指令如下：LDR R3, R4, #4

局部变量就会存放在一个被称作”活动记录“（activation record）或者”堆栈帧“（stack frame）的内存模板（memory template）中。活动记录就是一段连续的内存，包含了当前函数中所有的局部变量。每个函数都有自己的活动记录，当我们调用一个函数的时候，该函数活动记录的最大地址存放在寄存器R5中，R5被称为帧指针（frame pointer)。注意，在活动记录中，变量的排放顺序与他们在程序中的声明顺序是相反的。

e.g 变量amount在程序中是最先被声明的变量，它也是距离帧指针R5最近的变量，访问变量seconds，LC-3指令如下：LDR R0, R5, #-5

LC-3内存中的一个活动记录

当我们调用一个函数的时候，该函数的活动记录被压入当前栈，同时R5内容被调整，指向当前栈顶，当该函数结束的时候，控制权被交还给调用者，活动记录将被弹出当前栈，同时R5的内容也将被修改，指向调用者活动记录所在位置。整个过程中，寄存器R6始终指向运行时栈的顶部，R6为栈指针。

C语言中，函数调用包括三个步骤：

调用：调用者将参数传递给被调用者，并交出控制权；

执行：被调用者执行任务；

被调用者返回函数结果，并将控制权交还给调用者；

运行时栈

在函数被调用时，我们需要激活被调用函数，也就是说在函数被执行前，必须要在内存中，为该函数的局部变量分配空间。

每个函数的活动记录，在其每次被调用的时候，都会被系统在内存中分配一个活动记录空间。函数返回的时候，则将该活动记录返还，以供其他函数调用使用，这样是允许函数的递归操作的。其中采用数据结构”栈“来跟踪函数调用模式。

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; }

上图是栈在代码运行的不同时刻的快照，每个阴影区代表一个特定函数的活动记录，将数据项压入栈时，栈顶总是向着低的内存地址方向移动。其中R5总是指向当前活动记录的某个地址（局部变量的起始地址），R6总是指向运行时栈顶。

实现机制

调用者将参数拷贝到被调用者所能访问的内存区域

被调用函数的开始代码，将活动记录压入栈，并在栈中保存一些备忘信息（保证控制权返回调用者后，调用者的原局部变量和寄存器内容在调用前后没有变化

被调用者完成自己的工作

被调用函数完成之后，将活动记录出栈，并将控制权返回调用者

调用者重获控制权之后，读取被调用者的返回值

e.g

w = Volta(w, 10);

1、调用

通过将两个参数值压入运行时栈，向Volta传递参数，R6指向运行时栈顶部，每当向栈中压入一个数据项，首先递减R6值，然后将数据存入R6指向的地址。在LC-3结构中，C函数的参数，按照它们在函数调用的顺序，从右到左依次被压入栈。

通过JSR指令，把控制权交给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、被调用函数的开始

被调用函数的初始代码，要完成与调用信息相关的备份操作:

为返回值预留一个内存位置，通过栈指针递减，将一个内存空间“压”入栈，在被调用函数返回调用者之前，将返回值填入此内存。

调用者相关的信息的保存，即R7中调用者的返回地址和R5中调用者的帧指针（动态链）。

被调用者调整R6的值，在栈空间中为它的局部变量分配足够的空间，同时设置R5指向这些局部变量的基地址。

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、被调用函数的结束

如果存在返回值，则填写活动记录的返回值字段。

将局部变量弹出栈

恢复原动态链的内容

恢复返回地址

通过RET指令，返回调用者

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、返回调用函数

将返回值（如果有）出栈

参数出栈

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

总结

以上是生活随笔为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内容，希望文章能够帮你解决所遇到的问题。

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