Секреты механизмов подпрограмм: параметры и локальные переменные

 АЛЕКСЕЙ ВТОРНИКОВ, ЗАО КБ «Ростовский Универсальный», ведущий программист, pdp8dec@gmail.com

Секреты механизмов подпрограмм:
параметры и локальные переменные

Какие задачи возникают при реализации механизмов подпрограмм в языках высокого уровня (таких, например, как C, C++, Java и им подобных)?

Человеку свойственно ошибаться, но окончательно все запутать может только компьютер.

Из законов Мэрфи

Исходная точка

В предыдущей статье [1] мы весьма подробно обсудили принципиальные вопросы механизмов вызова и завершения подпрограмм на примере небольшого гипотетического ассемблера. Там же мы упомянули, что в языках высокого уровня механизм подпрограмм в целом и стек в частности получают довольно интересное, хотя далеко и не очевидное, расширение. Вот об этом мы сейчас и поговорим...

Источники проблем

Для начала необходимо понять, какими ограничениями обладает наш (а вообще говоря, и всякий другой) ассемблер.

Проблема номер 1 – отсутствие структуры

Программы на ассемблере с точки зрения их организации примитивны: последовательность машинных инструкций, прерываемая командами безусловных и условных переходов (вызов подпрограммы и возврат из нее, если помните, – это фактически специальные формы безусловных переходов). На уровне ассемблера нет ни блоков, ни составных операторов («begin ... end» или «{ ... }»), ни условных конструкций («if ... else ...», «switch ... case …» и т.п.), ни конструкций циклов («while (condition) ...» и т.п.). Код тела подпрограммы синтаксически неотличим от кода любого другого участка программы, и только команда RET (если она есть) дает слабые намеки. Если же в исходном коде еще и нет комментариев, то дела совсем плохи.

Разбиение программ на модули, библиотеки, составные операторы – это не прихоть обленившихся программистов, а суровая необходимость. Как только сложность решаемой задачи становится чуть выше сложности тривиального «Hello, World», все явственнее и острее проступают структурные недостатки ассемблера. Время программиста (и тем более хорошего) дефицитно и дорого, его надо использовать максимально эффективно. Спору нет, определенные категории программ по-прежнему разрабатываются (и будут разрабатываться) на ассемблерах, но в общей массе их не так много; большая часть программного обеспечения разрабатывается на знакомых всем языках высокого уровня.

Статью целиком читайте в журнале «Системный администратор», №7-8 за 2015 г. на страницах 121-125.

PDF-версию данного номера можно приобрести в нашем магазине.

1. Вторников А. Секреты механизмов подпрограмм.// «Системный администратор», №4, 2015 г. – С. 76-81 (http://samag.ru/archive/article/2933).
2. А.Ахо, Р.Сети, Дж.Ульман. Компиляторы: принципы, технологии и инструменты. – М.: «Вильямс», 2003 (любое издание). Знаменитая «книга дракона», обязательная к прочтению для всякого, кто изучает компиляторы языков программирования.
3. Д. Грис. Конструирование компиляторов для цифровых вычислительных машин. – М.: «Мир», 1975. Довольно старая и редкая, но по-прежнему ценная и с методической и с практической точки зрения книга.
4. Т. Пратт. Языки программирования. Разработка и реализация. – М.: «Мир», 1979 (любое издание). Лучший, на наш взгляд, обзор «устройства» языков программирования. Настоятельно рекомендуем найти и прочесть: очень многое станет ясным, а еще больше представится в ином свете.
5. Л. Бек. Введение в системное программирование. – М.: «Мир», 1988. Исключительно ценное руководство по системному программированию (прежде всего низкоуровневых ассемблеров и загрузчиков). Читайте и экспериментируйте.
6. М. Зелковиц, А. Шоу, Дж. Гэннон. Принципы разработки программного обеспечения. – М.: «Мир», 1982. В последней главе этой книги подробно и неформально рассматривается построение компилятора для небольшого языка, близкого к Pascal. Приведены исходные коды.
7. Б. Ренделл, Л. Рассел. Реализация АЛГОЛа-60. – М.: «Мир», 1967. Редкая, необычная, но интригующая по стилю и содержанию книга. С изматывающими подробностями (на языке вышедших из моды блок-схем) описывается реализация языка Алгол-60 (предшественника Pascal) на стековой машине.

Комментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи