10 AmbientesExecucao - Compiladores CEFET MG

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Compiladores 
Prof.ª Kecia Aline Marques Ferreira 
CEFET-MG 
 
Ambientes de Execução 
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Ambientes de Execução 
 
• Introdução 
• Organização de memória 
• Alocação de espaço na pilha 
– Árvores de ativação 
– Registros de ativação 
– Sequências de chamadas 
 
 
 
 
 
 
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Introdução 
• Um compilador precisa implementar com precisão as abstrações 
incorporadas na definição da linguagem de programação, tais como: 
 
– nomes 
– escopos 
– amarrações 
– tipos de dados 
– operadores 
– procedimentos 
– parâmetros 
– construções de fluxo de controle 
 
• O compilador coopera com o sistema operacional e outros softwares do 
sistema para dar suporte a essas abstrações na máquina alvo 
 
• Para fazer isso, o compilador assume um ambiente em tempo de execução 
no qual presume que seus programas serão executados 
 
 
 
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Organização de Memória 
• Em geral, considera-se que: 
– o endereçamento em tempo de execução é feito em blocos de bytes contíguos 
– um byte é a menor unidade endereçável 
– um byte tem oito bits 
– objetos multibytes são armazenados em bytes consecutivos e recebem o endereço do 
primeiro byte 
 
• A quantidade de memória necessária para um nome é determinada a 
partir de seu tipo 
 
• O tamanho do código objeto gerado é fixado durante a compilação 
– O compilador associa o código objeto executável a uma área Código determinada 
estaticamente 
 
 
 
 
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Organização de Memória 
• Outros objetos, como constantes e variáveis globais, têm tamanho fixado 
durante a compilação e são alocados em uma área determinada 
estaticamente, denominada Estática 
 
• Para maximizar a utilização de espaço durante a execução, duas outras 
áreas localizadas nas extremidades opostas do restante da memória são 
utilizadas: pilha e heap 
 
– Essas áreas são dinâmicas: seus tamanhos mudam à medida que o programa é 
executado 
– Essas áreas crescem uma em direção à outra 
– Pilha: usada para armazenar estruturas de dados denominadas registros de 
ativação (gerados durante as chamadas de procedimentos) 
– Heap: usado para alocação de dados de longa duração (que são alocados e 
liberados sob o controle do programa) 
 
 
 
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Organização de Memória 
• Subdivisão típica de memória durante a execução em áreas de código e 
dados 
 
 
 
 
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Código 
Estática 
Heap 
Memória livre 
Pilha 
Alocação de espaço na pilha 
 
• Toda vez que um procedimento (função, método) é chamado, o espaço 
para suas variáveis locais é colocado na Pilha 
 
 
• Quando o procedimento termina, esse espaço é retirado da Pilha 
 
 
• A alocação de Pilha é viável porque as chamadas de procedimentos são 
aninhadas no tempo 
 
 
 
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Registros de Ativação 
• As chamadas e os retornos de procedimento usualmente são gerenciados 
por uma pilha de execução, chamada pilha de controle 
 
• Cada ativação viva tem um registro de ativação (ou frame) na pilha de 
controle 
 
• A pilha de controle contém: 
– a raiz da árvore de ativação no seu fundo 
– toda a sequência de registros de ativação, correspondendo ao 
caminho na árvore de ativação para a ativação onde o controle está 
correntemente 
– a última ativação no topo da pilha. 
 
• Por convenção, as pilhas de controle são desenhadas com o fundo da pilha 
na parte superior do desenho e o topo em sua parte inferior. 
 
 
 
 
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Registros de Ativação 
• Conteúdo de um registro de ativação: 
 
 
 
 
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Parâmetros reais 
Valor de retorno 
Elo de controle (control ou dynamic link) 
Elo de acesso (access ou static link) 
Estado da máquina salvo 
Dados locais 
Temporários 
Registros de Ativação 
• Temporários: valores temporários, como aqueles para avaliação de 
expressões, em casos nos quais esses temporários não podem ser 
mantidos em registradores 
 
• Dados locais: dados pertencentes ao procedimento correspondente ao 
registro de ativação 
 
• Estado da máquina salvo: registra informações sobre o estado da 
máquina imediatamente antes da chamada ao procedimento. 
Tipicamente, inclui: 
 
– Endereço de retorno: valor do contador de programa, ao qual o programa 
deve retornar 
 
– Conteúdo dos registradores que foram usados pelo procedimento chamador e 
que precisam ser restaurados quando ocorrer o retorno 
 
 
 
 
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Registros de Ativação 
• Elo de acesso: pode ser necessário para localizar os dados utilizados no 
procedimento chamado, mas encontrados em outro lugar, por exemplo, 
em outro registro de ativação 
 
• Elo de controle: apontador para o registro de ativação do procedimento 
chamador 
 
• Valor de retorno: espaço para o valor de retorno da função chamada, se 
houver. 
 
• Parâmetros reais: valores dos parâmetros passados para o procedimento 
 
 
 
 
 
 
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Sequências de Chamadas 
• As chamadas de procedimento são implementadas pelo que é conhecido 
como sequências de chamadas. 
 
• Sequência de chamada consiste em código que aloca um registro de 
ativação na pilha de execução e entra com informações em seus campos 
 
• Sequência de retorno é o código que restaura o estado da máquina, de 
modo que o procedimento que chamou possa continuar sua execução 
após a chamada 
 
• O código em uma sequência de chamada é dividido entre o procedimento 
chamador (caller) e o chamado (callee) 
 
• Utiliza-se um registrador top_sp que aponta para o fim do campo estado 
da máquina no registro de ativação corrente 
 
 
 
 
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Registros de Ativação 
 
 
 
 
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Parâmetros reais 
Valor de retorno 
Elo de controle (control ou dynamic link) 
Elo de acesso (access ou static link) 
Estado da máquina salvo 
Dados locais 
Temporários 
top_sp 
Sequência de Chamada 
• A sequência de chamada e sua divisão entre os procedimentos chamador 
e chamado é a seguinte: 
 
1. O procedimento chamador avalia os parâmetros reais 
2. O procedimento chamador armazena o valor do endereço de retorno e do top_sp 
no campo estado da máquina do registro de ativação do procedimento chamado. 
3. O procedimento chamador atualiza top_sp para que ele passe a apontar para o 
fim do campo de estado da máquina do registro de ativação do procedimento 
chamado 
 
1. O procedimento chamado salva os valores de registradores no campo de estado 
da máquina 
2. O procedimento chamado inicializa os seus dados locais e começa a execução 
 
 
 
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Sequência de Retorno 
• A sequência de retorno correspondente é a seguinte: 
 
1. O procedimento chamado coloca o valor de retorno no campo adequado de seu 
registro de ativação 
2. Com as informações do campo estado da máquina de seu registro de ativação, o 
procedimento chamado: 
– Restaura top_sp 
– Restaura outros registradores 
– Retorna para o endereço de retorno 
 
3. Embora top_sp tenha sido restaurado, o procedimento chamador sabe onde está 
o valor de retorno em relação ao valor corrente de top_sp, então ele pode usar 
esse valor. 
 
 
 
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Referência Bibliográfica 
Compiladores – Princípios, técnicas e ferramentas. 
Aho, A. V et al. 2ª edição 
Capítulo 7: até seção 7.3 (inclusive) 
 
 
 
 
 
 
 
 
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