java开发C语言解释器：函数递归调用时的环境保护

本文主要是介绍java开发C语言解释器：函数递归调用时的环境保护，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

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用java开发C语言编译器

函数调用时，参数的传递是通过堆栈实现的，也就是每次出现函数调用，系统会先设置好一个堆栈，然后把要传递的参数压入堆栈，函数执行完毕后，再将参数从堆栈中弹出。

这样做的好处是，能够实现调用函数和被调函数间的环境隔离。特别是被调函数和调用函数是同一函数时，也就是函数递归调用时，相同变量不会相互影响。例如下面的代码：

void f(int i) {if (i <=0) {i= 0；a = 0;return;}int a ;a = i;printf("before call , local variable are: i : %d ,  a : %d", i, a);f(i-1);printf("after call , local variable are: i : %d ,  a : %d", i, a);
}void main() {f(1);
}

代码中，函数f有两个变量，一个是参数i,另一个是局部变量a, 在f的实现中，有递归调用，在调用f(i-1)前，f把变量i和a的值打印出来，调用后再把两个变量打印一次，按道理，两次打印出的变量值必须是一样的。

但是，如果使用我们当前开发的解释器运行上面程序的话，打印情况是这样：
before call , local variable are: i :1, a : 1

after call , local variable are: i :0, a : 0

也就是说，递归调用时，也就是运行被调函数后，主调函数自己的变量居然被改变了，这是不符合逻辑的。出现这个问题的原因是，我们解释器在实现时，变量的传递并不是通过堆栈实现的，我们对每个变量都会在符号表中存储一份唯一的拷贝，这样一来，实现回调函数时，由于两个函数会对同名变量就行修改，而这些同名变量只对应于符号表中的统一拷贝，也就是说，f函数中的变量i 和 a 只在符号表中存储一次，那么当f(i-1)运行时，它对变量i和a的更改，那么主叫函数对应的a和i也就更改了，这个问题如果不处理，那么解释器运行递归调用代码时，逻辑就会乱套了。

我们的解决办法是，在调用子函数前，父函数先把自己的所以变量保存起来，调用完子函数后，再把调用前保存的变量值恢复到各个变量中，这个过程其实是模拟了用堆栈来传递参数的过程。

由于实现函数调用的是ExtDefExecutor，因此相应改动也会发生在该类里面，代码修改如下：

package backend;import java.util.ArrayList;import frontend.CGrammarInitializer;
import frontend.Symbol;
import frontend.TypeSystem;public class ExtDefExecutor extends BaseExecutor {private ArrayList<Object> argsList = new ArrayList<Object>();ICodeNode root;String funcName;@Overridepublic Object Execute(ICodeNode root) {this.root = root;int production = (Integer)root.getAttribute(ICodeKey.PRODUCTION);switch (production) {case CGrammarInitializer.OptSpecifiers_FunctDecl_CompoundStmt_TO_ExtDef:ICodeNode child = root.getChildren().get(0); funcName = (String)child.getAttribute(ICodeKey.TEXT);root.setAttribute(ICodeKey.TEXT, funcName);saveArgs();executeChild(root, 0);executeChild(root, 1);Object returnVal = getReturnObj();clearReturnObj();if (returnVal != null) {root.setAttribute(ICodeKey.VALUE, returnVal);}isContinueExecution(true);restoreArgs();break;}return root;}private void saveArgs() {System.out.println("Save arguments....");TypeSystem typeSystem = TypeSystem.getTypeSystem();ArrayList<Symbol> args = typeSystem.getSymbolsByScope(funcName);int count = 0;while (count < args.size()) {Symbol arg = args.get(count);Object value = arg.getValue();argsList.add(value);count++;}}private void restoreArgs() {System.out.println("Restore arguments....");TypeSystem typeSystem = TypeSystem.getTypeSystem();ArrayList<Symbol> args = typeSystem.getSymbolsByScope(funcName);int count = 0;while (args != null && count < argsList.size()) {IValueSetter setter = (IValueSetter)args.get(count);try {Object value = argsList.get(count);setter.setValue(value);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}count++;}}}

相比原来实现，我们增加了一下内容，首先是argsList，这个队列是用来存储函数所以相关变量的数值的。以前我们讲过，ExtDefExecutor的第0个孩子节点是FunctDeclExecutor，该对象的作用是获取输入参数，因此在执行第0个孩子节点前，需要把函数的参数及局部变量的值先存储起来，变量存储工作由saveArgs函数实现。

saveArgs 的实现逻辑是，从类型系统中，根据函数名，找到该函数的所以输入参数和局部变量，得到变量的Symbol对象后，把变量的值读出来，依次存入到argsList列表对象中。

接着运行函数体内的代码，在函数体内，可能会有递归调用，但由于我们已经把函数的相关变量值已经存储起来了，因此我们便不用担心函数在递归调用时，子函数的执行会把父函数的变量信息给破坏掉。

函数体运行结束后，通过restoreArgs 将前面存储的变量值重新写回到各个对应变量中。

我们还剩下一个问题是，如果从符号表中，得到与当前函数相关的所有变量对象。还记得我们以前设置了变量的作用范围吧，每个Symbol对象都包含一个域叫symbolScope，如果该变量是全局变量，那么该symbolScope的值是”global”，如果是函数参数，或是函数的局部变量，那么symbolScope的值就是对应的函数名。由此要找到与对应函数相关的变量对象就不难了，只要遍历symbol表中所以对象，找到symbolScope的值跟给定函数名一样的那些Symbol对象就可，由此在TypeSystem.java中做如下修改：

public class TypeSystem {public ArrayList<Symbol> getSymbolsByScope(String scope) {ArrayList<Symbol> list = new ArrayList<Symbol>();for (Map.Entry<String, ArrayList<Symbol>> entry : symbolTable.entrySet()) {ArrayList<Symbol> args = entry.getValue();for (int i = 0; i < args.size(); i++) {Symbol sym = args.get(i);if (sym.getScope().equals(scope)) {list.add(sym);}}}return list;}
}