Jakso 4 Aliohjelmien toteutus Tyypit Parametrit Aktivointitietue (AT) AT-pino Rekursio Aliohjelmatyypit (2) Korkean tason ohjelmointikielen käsitteet: aliohjelma, proseduuri parametrit funktio parametrit, metodi parametrit, ehkä Konekielen tason vastaavat käsitteet: aliohjelma parametrit ja (t) 2 Parametrit ja (2) Muodolliset parametrit määritelty aliohjelmassa ohjelmointihetkellä tietty järjestys ja tyyppi t käsittely hyvin samalla tavalla kuin parametreillekin Todelliset parametrit ja Tulosta (int x, y) Laske(int x): int todelliset parametrit sijoitetaan Tulosta (5, apu); muodollisten parametrien x = Laske( y+234); paikalle kutsuhetkellä aikana saadaan paluuhetkellä ja sitä käytetään kuten mitä tahansa arvoa Parametrityypit Arvoparametri välitetään parametrin arvo kutsuhetkellä arvoa ei voi muuttaa Viiteparametri välitetään parametrin osoite arvo voidaan lukea, arvoa voi muuttaa Nimiparametri välitetään parametrin nimi nimi (merkkijono) kuvataan arvoksi kutsuhetkellä semantiikka määräytyy vasta kutsuhetkellä Swap(i,k); Swap(i,T[i]); 3 4 Arvoparametri (0) parametrina käytettyä muuttujaa muuttujan (esim. Y) arvo olioviitteen arvo lausekkeen arvo Tulosta (A+3, B) Välitetään todellisen parametrin arvo arvon muuttuja, vakio, lauseke, pointteri, olioviite kopio Aliohjelma ei voi muuttaa mitenkään todellisena Laske (int y, *ptrx); y = 5; *ptrx = 0 muuta arvoparametrin arvoa aliohjelmassa muutetaan todellisen parametrin arvon kopiota! Todellisen parametrin ptrx arvoa ei voi muuttaa osoitinmuuttujan osoittamaa arvoa voidaan muuttaa Javassa ja C:ssä vain arvoparametreja Viiteparametri (4) Välitetään todellisen parametrin osoite muuttujan osoite pointteri Aliohjelma voi muuttaa parametrina annettua muuttujan arvoa Pascalin var parametri Vrt. C:ssä arvoparametrina välitetyn osoitinmuuttujan osoittaman arvon (PrtX, ed. kalvo) muuttaminen Summaa (54, Sum) Summaa (x: int; var cum_sum: int) cum_sum = cum_sum + x; Summaa(6, Kok_lkm) 5 6
Nimiparametri (4) Välitetään todellisen parametrin nimi merkkijono! Algol 60 yleensä makrot sivuvaikutuksia nimiparametri korvataan todellisella parametrilla joka viittauskohdassa tekstuaalisesti Ei käsitellä enää jatkossa. void swap (name int x, y) int t; t := x; x := y; y := t; Swap(i,j); OK! swap (n, A[n]) % n A[n] t := n; n := A[n]; A[n] := t; väärä n 7 Aliohjelmien toteutuksen osat (5) Paluuosoite kutsukohtaa seuraava käskyn osoite Parametrien välitys Paluuarvon välitys Paikalliset muuttujat Rekistereiden allokointi (varaus) kutsuvalla ohjelman osalla voi olla käytössä rekistereitä, joiden arvojen halutaan säilyvän! pääohjelma, toinen aliohjelma, sama aliohjelma, metodi, käytettyjen rekistereiden arvot pitää aluksi tallettaa muistiin ja lopuksi palauttaa ennalleen 8 MAIN CALL, ALIEKA SVC, =HALT ALIEKA CALL, ALITOKA EXIT, ALITOKA EXIT,,2 Aliohjelmat voivat olla sisäkkäisiä aliohjelmaan siirtyminen aliohjelmasta paluu aliohjelman tarvitsemat tiedot (Ali)ohjelman ympäristö eli aktivointitietue 9 Aktivointitietue Aliohjelman toteutusmuoto (ttk-9) kaikkien ulostuloparametrien arvot kaikkien (sisäänmeno) parametrien arvot paluuosoite kutsukohdan aktivointitietue kaikki paikalliset muuttujat ja tietorakenteet aliohjelman ajaksi talletettujen rekistereiden arvot (activation record, activation frame) int funca (int x,y); vanha paika.m. i paik. m. i2 vanha R2-2 + 0 Aktivointitietueiden hallinta (4) Aktivointitietueet (AT) varataan ja vapautetaan dynaamisesti (aikana) pinosta (=R6) osoittaa pinon pinnalle Aktivointitietuepino (R7) osoittaa voimassa olevan AT main AT:n sovittuun kohtaan (ttk-9: vanhan :n osoite) AT sum Pinossa olevaa AT:tä rakennetaan ja puretaan käskyillä: PUSH, POP, PUSHR, POPR CALL, EXIT Talleta R0-R5 pinoon AT funca kasvava muistiosoite ------> ------> koko ohjelman viimeinen käsky tilanvaraukset valekäskyillä Alia:n aktivointitietue - funktion palautusarvo - parametrit - paluuosoite - edellinen aktivointitietue - Alian omat tilanvaraukset Alib:n aktivointitietue - funktion palautusarvo - parametrit - paluuosoite - edellinen aktivointitietue - Alib:n omat varaukset ohjelman alussa KJ asettaa Pinon tila ennen Alib:sta poistumista
Aliohjelman käytön toteutus (2) Toteutus jaettu eri yksiköille Kutsuva CALL käsky Kutsuttu EXIT käsky Kutsuva varaa tilaa lle pinosta laita parametrit (arvot tai osoitteet) pinoon talleta ja ; aseta uudet PC ja varaa tilaa paikallisille muuttujille talleta käytettyjen rekistereiden arvot pinoon (itse aliohjelman toteutus) palauta rekistereiden arvot vapauta paikallisten muuttujien tila palauta PC ja vapauta parametrien tila ota pinosta 3 Aliohjelmaesimerkki (3) tämänhetkinen, nykyinen lle 2045 par x=200 par y=24 vanha aliohjelman käyttö (pää)ohjelmasta: R DC 24 PUSH,=0 ; tilaa lle PUSH, =200 PUSH, R muistista muistiin!! talleta PC, CALL, fa aseta PC, kutsu & paluu palauta, PC POP, R STORE R, T 2. operandi aina rekisteri 4 tämänhetkinen, nykyinen Aliohjelmaesimerkki (ei animm) par x=200 par y=24 käyttö: R DC 24 PUSH,=0 ; tila lle PUSH, =200 PUSH, R CALL, fa POP, R STORE R, T muistista muistiin!! talleta PC, aseta PC, kutsu & paluu palauta, PC 2. operandi aina rekisteri 5 Kaikki viitteet näihin tehdään suhteessa :hen Aliohjelmaesimerkki () vanha paik. z retfa EQU -4 ; parx EQU -3 ;. param. = x pary EQU -2 ; 2. param. = y locz EQU ; paikall. muutt fa PUSH, =0 ; tila Z:lle PUSH, R ; R talteen LOAD R,=5; alusta Z STORE R, locz () LOAD R, parx () MUL R, locz () ADD R, pary () STORE R, retfa () POP, R ; palauta R SUB, =; vapauta Z EXIT, =2 ; 2 param. 6 Kaikki viitteet näihin tehdään suhteessa :hen Aliohjelmaesimerkki (ei anim) vanha paik. z retfa EQU -4 parx EQU -3 pary EQU -2 locz EQU fa ks. fa.k9 PUSH, =0 ; tilaa Z:lle PUSH, R ; talleta R LOAD R,=5; alusta Z STORE R, locz () LOAD R, parx () MUL R, locz () ADD R, pary () STORE R, locz() STORE R, retfa () POP, R; recover R SUB, = ; free Z EXIT, =2 ; 2 param. 7 Viiteparametri esimerkki (2) (Pascal) procb (x, y: int, var pz:int) pz = x * 5 + y; procb (200, R, T); käyttö: PUSH, =200 PUSH, R PUSH, =T ; T s address! CALL, procb ; T has new value Ei välitetä arvoa T, vaan T:n osoite. Ainoa tapa monisanaiselle parametrille (taulukko, tietue) tai ulostuloparametreille. 8
Viiteparam. (jatk) () procb (x, y: int, var pz:int) pz = x * 5 + y; procb (200, R, T); vparam pz vanha parx EQU -4 ; suhteessa :hen pary EQU -3 parpz EQU -2 procb PUSH, R ; R talteen LOAD R, parx () MUL R, =5 ADD R, pary () STORE R, @parpz () POP, R; restore R EXIT, =3 ; 3 param. ks. procb.k9 9 Aliohjelma kutsuu funktiota () procc (x, y: int, var pz:int) pz = fa(x,y); procc (200, R, T); itse aliohjelman käyttö kuten ennen: PUSH, =200 PUSH, R PUSH, =T ; T s address CALL, procc ; T has new value 20 Aliohjelma kutsuu funktiota (2) procc (x, y: int, var pz:int) pz = fa(x,y); procc (200, R, T); AT kuten ennen: vparam pz vanha parxc EQU -4 ; relative to paryc EQU -3 parpz EQU -2 ks. procc.k9 procc PUSH, R ; save R ; call fa(parxc, paryc) PUSH,=0 ; ret. value PUSH, parxc() PUSH, paryc() CALL, fa POP, R STORE R, @parpz () POP, R; restore R EXIT, =3 ; 3 param. 2 Rekursiivinen aliohjelma (4) Aliohjelma, joka kutsuu itseään Ei mitään erikoista muuten Aktivointitietue hoitaa tilanvarauksen automaattisesti paikallisille muuttujille joka kutsukerralla Rekursio ei onnistu, jos paikallisten muuttujien tilanvaraus on aliohjelman ohjelmakoodin yhteydessä jotkut Fortran-versiot Joka kutsukerralla suoritetaan sama koodialue (aliohjelman koodi), mutta dataa varten on käytössä oma aktivointitietue 22 Rekursio esimerkki () (n: int) if (n=) return (); else return (n * (n-)); k = (4); kutsu: K DC 0 ; k = (4) PUSH, =0 PUSH, =4 CALL, POP, R STORE R, K 23 Rekursion toteutus (2) (n: int) if (n=) return (); else return (n * (n-)); k = (4); param n vanha parret EQU -3 parn EQU -2 PUSH, R ; R talteen LOAD R, parn() COMP R,= JEQU One ; ksi? One ; ksi (N-) * N SUB R, = ; R = N- PUSH, =0 ; tilaa l. PUSH, R CALL, POP, R ; R = (N-) MUL R, parn() STORE R, parret() POP, R; palauta R EXIT, = ; param. 24
pääohjelma 4 CALL, = 24 (4):n 3 CALL, = 6 * 4 = 24 (3):n 2 CALL, = 2 *3 = 6 Rekursion kulku (2):n CALL, = *2 =2 (4):n koska parametri =, niin ksi Samalla tavalla kuin aliohjelman kutsu CALL-käskyn asemasta SVC Tilaa lle? Parametrit pinoon SVC-kutsu IRET-paluu Paluuarvo (OK, virhe) pois pinosta tarkistusta varten KJ-palvelun kutsu PUSH, =0; PUSH, =FileBuffer PUSH, CharCnt PUSH, FilePtr SVC, =ReadFile POP, R JNZER R, =FileTrouble... 25 26 -- Jakson 4 loppu -- [Tane99] 27