ЛОКАЛЬНЫЕ ПЕРЕМЕННЫЕ
Пока мы не сказали ничего о локальных переменных и наше определение процедур не разрешает их. Само собой разумеется, что это большой пробел в нашем языке и он должен быть исправлен.
И снова здесь мы стоим перед выбором: статическое или динамическое хранение?
В старых FORTRAN программах локальные переменные использовали статическое хранение подобно глобальным. То есть, каждая локальная переменная получала имя и распределенный адрес как любая другая переменная и к ней обращались по этому имени.
Нам это легко сделать, используя уже имеющийся механизм распределения. Помните, однако, что локальные переменные могут иметь те же самые имена, что и глобальные переменные. Мы так или иначе должны согласиться с этим, назначая уникальные имена для этих переменных.
Характерная особенность статического хранения в том, что данные выживают при вызове процедуры и возврате. Когда процедура вызывается снова, данные все еще будут здесь. Это может быть преимуществом в некоторых приложениях. Во времена FORTRAN мы применяли такой прием как инициализация флажка, чтобы вы могли сказать когда мы входим в процедуру первый раз и могли бы выполнить любую первоначальную инициализацию, которую необходимо выполнить.
Конечно, эта же "особенность" статического хранения делает рекурсию невозможной. Любое новое обращение к процедуре перепишет данные уже находящиеся в локальных переменных.
Альтернативой является динамическое хранение, при котором память распределяется в стеке точно также как и для переданных параметров. Для это мы уже имеем готовый механизм. Фактически, те же самые подпрограммы, которые работают с переданными (по значению) параметрами в стеке, могут так же легко работать и с локальными переменными... генерируемый код тот же самый. Назначение смещения в инструкции 68000 LINK сейчас такое: мы можем использовать его для регулировки указателя стека при выделении места для локальных переменных. Динамическое хранение, конечно, по существу поддерживает рекурсию.
Когда я впервые начал планировать TINY, я должен признаться имел предубеждение в пользу статического хранения. Просто потому, что старые FORTRAN программы были чрезвычайно эффективны... ранние компиляторы FORTRAN производили качественный код, который и сейчас редко сопоставим с современными компиляторами. Даже сегодня данная программа, написанная на FORTRAN, вероятно превзойдет, ту же самую программу, написанную на C или Pascal, иногда с большим отрывом. (Вот так! Что вы скажете на это заявление!)
Я всегда полагал, что причина имела отношение к двум основным различиям между реализациями Фортрана и другими языками: статическое хранение и передача по ссылке. Я знаю, что динамическое хранение поддерживает рекурсию, но мне всегда казалось немного странным желание мириться с более медленным кодом, который в 95% случаев не нуждается в рекурсии, только для того чтобы получить эту возможность когда она понадобится. Идея состоит в том, что со статическим хранением вы можете использовать не косвенную а абсолютную адресацию, которая должна привести к более быстрому коду. \
Позднее, однако, некоторые люди указали мне, что в действительности нет никаких падений производительности связанной с динамическим хранением. Для 68000, к примеру, вы в любом случае не должны использовать абсолютную адресацию... большинство операционных систем требуют переместимый код. И команда 68000
MOVE 8(A6),D0
имеет тоже самое время выполнения, что и
MOVE X(PC),D0.
Так что теперь я убежден, что нет никакой важной причины не использовать динамическое хранение.
Так как такое использование локальных переменных так хорошо соответствует схеме передачи параметров по значению, мы будем использовать эту версию транслятора для иллюстрации (я надеюсь вы сохранили копию!).
Основная идея состоит в том, чтобы отслеживать количество локальных параметров. Затем мы используем это число в инструкции LINK для корректировки указателя стека при выделения для них места. Формальные параметры адресуются как положительные смещения от указателя кадра а локальные как отрицательные смещения. С небольшой доработкой те же самые процедуры, которые мы уже создали, могут позаботиться обо всем этом.
Давайте начнем с создания новой переменной Base:
var Base: integer;
Мы будем использовать эту переменную вместо NumParams для вычисления смещения стека. Это подразумевает изменение двух ссылок на NumParams в LoadParam и StoreParam:
{--------------------------------------------------------------}
{ Load a Parameter to the Primary Register }
procedure LoadParam(N: integer);
var Offset: integer;
begin
Offset := 8 + 2 * (Base - N);
Emit('MOVE ');
WriteLn(Offset, '(A6),D0');
end;
{--------------------------------------------------------------}
{ Store a Parameter from the Primary Register }
procedure StoreParam(N: integer);
var Offset: integer;
begin
Offset := 8 + 2 * (Base - N);
Emit('MOVE D0,');
WriteLn(Offset, '(A6)');
end;
{--------------------------------------------------------------}
Идея состоит в том, что значение Base будет заморожено после того, как мы обработаем формальные параметры и не будет увеличиваться дальше когда новые, локальные, переменные будут вставлены в таблицу идентификаторов. Об этом позаботится код в конце FormalList:
{--------------------------------------------------------------}
{ Process the Formal Parameter List of a Procedure }
procedure FormalList;
begin
Match('(');
if Look <> ')' then begin
FormalParam;
while Look = ',' do begin
Match(',');
FormalParam;
end;
end;
Match(')');
Fin;
Base := NumParams;
NumParams := NumParams + 4;
end;
{--------------------------------------------------------------}
(Мы добавили четыре слова чтобы учесть адрес возврата и старый указатель кадра, который заканчивается между формальными параметрами и локальными переменными.)
Все что мы должны сделать дальше - это установить семантику объявления локальных переменных в синтаксическом анализаторе. Подпрограммы очень похожи на Decl и TopDecls:
{--------------------------------------------------------------}
{ Parse and Translate a Local Data Declaration }
procedure LocDecl;
var Name: char;
begin
Match('v');
AddParam(GetName);
Fin;
end;
{--------------------------------------------------------------}
{ Parse and Translate Local Declarations }
function LocDecls: integer;
var n: integer;
begin
n := 0;
while Look = 'v' do begin
LocDecl;
inc(n);
end;
LocDecls := n;
end;
{--------------------------------------------------------------}
Заметьте, что LocDecls является функцией, возвращающей число локальных переменных в DoProc.
Затем мы изменим DoProc для использования этой информации:
{--------------------------------------------------------------}
{ Parse and Translate a Procedure Declaration }
procedure DoProc;
var N: char;
k: integer;
begin
Match('p');
N := GetName;
if InTable(N) then Duplicate(N);
ST[N] := 'p';
FormalList;
k := LocDecls;
ProcProlog(N, k);
BeginBlock;
ProcEpilog;
ClearParams;
end;
{--------------------------------------------------------------}
(Я сделал пару изменений, которые не были в действительности необходимы. Кроме небольшой реорганизации я переместил вызов Fin в FormalList а также в LocDecls. Не забудьте поместить его в конец FormalList.)
Обратите внимание на изменения при вызове ProcProlog. Новый параметр - это число слов (не байт) для распределения памяти. Вот новая версия ProcProlog:
{--------------------------------------------------------------}
{ Write the Prolog for a Procedure }
procedure ProcProlog(N: char; k: integer);
begin
PostLabel(N);
Emit('LINK A6,#');
WriteLn(-2 * k)
end;
{--------------------------------------------------------------}
Сейчас должно работать. Добавьте эти изменения и посмотрите как они работают.
