Ббк 32. 973-018 г рецензент канд физ мат наук, Ф. А. Мурзин

4.1. Особенности представления программ на C

Самый популярный язык программирования C содержит низкоуровневое подмножество, что провоцирует рассматривать его как ЯНУ. Но приспособленность C к представлению обработки иерархии структур данных с помощью программируемых функций дает основания относить его к ЯВУ.

Язык C предполагает, что программа собирается из набора файлов, содержащих фрагменты программы и библиотеки функций, подготовленные, возможно, независимо. При этом компилируемая программа представляет собой одноуровневую конструкцию из равноправных определений структур данных и функций. Это означает, что любая функция имеет доступ к любому элементу любой структуры данных и может изменять его значение. Учитывая, что результат программы формируется как последовательность шагов изменения данных,
размещѐнных по конкретным адресам, программист вынужден детально и тщательно изучать все тонкости побочных эффектов как своего, так и смежных фрагментов программы. Это оказалось серьѐзным препятствием к повышению производительности труда.
–При конструировании кода программы C-компилятор распределяет память для глобальных и локальных данных в статической памяти или в стеке, соответственно.

• 
  Встраиваются вызовы библиотечных функций создания-удаления для динамических структур данных и обмена данными, включая ввод-вывод.
  
• 
  Данные бывают константами или переменными, идентифицируемыми с помощью идентификаторов.
  
• 
  Типы данных разделены на основные и производные, созданные с помощью специальных операций, включая создание неоднородных структур данных.
  
• 
  Над типами данных определѐн конкретный набор операций, с помощью которых строятся вычислимые выражения, и схем операторов управления и описания, используемых при конструировании функций.
  
• 
  Многократно используемые функции объединяются в специализированные библиотеки, часть которых включена в системы программирования на языке C.
  
• 
  Компилятору для эффективности кодирования нужна информация о типах данных переменных и результатов функций, но допустимо умолчание в случае типа int.
  
• 
  Возможна спецификация вида используемой памяти, но она носит рекомендательный характер – компилятор учитывает еѐ в меру возможности.
  
• 
  Определения функций обладают некоторой свободой в конкретизации списка параметров на уровне вызова функции, что позволяет программировать функции произвольного числа параметров.
  
• 
  Реализация арифметических операций обладает вариантами, зависящими от основного типа обрабатываемых скаляров в соответствии с разнообразием аппаратной поддержке этих операций.
  

Абстрактная машина (АМ) языка C может рассматриваться как развитие и обобщение АМ для ассемблера, обеспечивающее возможность использовать более сложные структуры данных в качестве регистров.

Определение мало отличается от АМ подмножества языка Pascal (см. Лекция 2):
s e c m → s‟ e‟ c‟ m‟
Сумматор расширяется до стека промежуточных значений, и появляется дополнительный регистр «Локалы» для локализации хранимых объектов:
<Стек_ значений, Локалы, Текущая_Команда, Память >
Регистр «Локалы» может быть устроен подобно регистру «E» из SECD- машины Лендина, только хранит он не любые значения, а скаляры или ссылки на значения в «Памяти». Начальное состояние памяти – вектор глобальных переменных, адресуемых подпрограмм и меток. «Локалы» и
«Память» образуют контекст исполнения программы.
АМ различает следующие категории команд:

• 
  засылка значений из памяти в стек;
  
• 
  вычисления над безымянными операндами в стеке при обработке выражений;
  
• 
  пересылка значений из стека непосредственно в память или в регистр Локалы;
  
• 
  организация переходов по метке в программе;
  
• 
  организация ветвлений и циклов;
  
• 
  организация вызовов функций с сохранением/восстановлением локального контекста.