برنامه نمایش گرافیکی Call Stack (پشته فراخوانی) با #C

Call-Stack-4

در این پست برنامه ای را قرار می دهم که می خواهد یک فایل زبان سی یا سی پلاس پلاس را با فرمت c. یا cpp. بگیرد و پشته ی فراخوانی  (CallStack) آن را شبیه سازی کند و آن را به صورت گرافیکی و غیر گرافیکی نمایش دهد.

قبل از توضیح کد و قرار دادن آن بگذارید مفهموم کال استک  یا  پشته ی فراخوانی یا Call Stack را بگوییم.

اکثر کامپایلرها برای فراخوانی و برگشت زیربرنامه فراخوانی پشته (call stack) را پیاده‌سازی می‌کنند. Call stack یا run-time stack یک پشته است که اطلاعاتی درباره زیربرنامه فعال یک برنامه را نگهداری می‌کند. زیربرنامه فعال زیربرنامه‌ای است که فراخوانی شده‌است اما هنوز اجرایش تمام نشده‌است.

وقتی زیربرنامه‌ای فراخوانی می‌شود، قبل از اینکه کنترل اجرای برنامه به آدرس زیربرنامه پرش کند آدرس دستورالعمل بعدی (دستورالعملی که درحافظه بعد از دستور فراخوانی قرار دارد) درجایی باید ذخیره شود که هنگام برگشت از زیربرنامه از آن استفاده می‌شود. این آدرس را آدرس برگشتی (return addresses) می‌نامند.

معماری که بر اساس پشته است آدرس برگشتی را به عنوان نقطه برگشت در پشته اضافه می‌شود. هر بار که زیربرنامه‌ای فراخوانی می‌شود آدرس برگشتی در پشته push می‌شود. هنگام برگشت از زیربرنامه آدرس برگشتی از پشته pop شده و کنترل برنامه به آن آدرس پرش می‌کند و اجرای برنامه از بعد از دستور فراخوانی ادامه پیدا می‌کند.

به دلیل استفاده از پشته یک زیربرنامه می‌تواند خودش یا زیربرنامه‌های دیگر را صدا بزند.

یکی از معروف ترین شکل های Call Stack به صورت تصویر زیر است که ابتدا آرگومان های تابع وارد استک می شود بعد از آن آدرس جایی که تابع از آن فراخوانی شده و بعد از آن متغییر های محلی در استک push می شود.

فرض کنید Fun1 , Fun2 دو تابع اند و کدشان شبیه این کد است:

 

شکل call stack (پشته فراخوانی) این می شود :

open-mind.ir-Call_stack

برنامه ای که من نوشتم با زبان سی شارپ (#C) از شش Class تشکیل شده است که به ترتیب همه را با جزییات در زیر توضیح می دهم :

کلاس datatype.cs :

ما برای آن که توابع و متغییر های محلی را تشخیص دهیم باید همه ی گونه های داده ها (Data type) را در برنامه شناسایی کنیم .

ما Data Type هایی رو که شناسایی می کنیم در لیست   DataTypeOfCppFile

میریزیم که در قطعه کد datatype.cs که در پایین اومده مشاهده می کنید.

یکی از متد های این کلاس تابع سازنده ی    datatype است که در آن Data type های  سی پلاس پلاس و سی به لیست اضافه می شود .

متد دیگر در کلاس datatype.cs  متد find_datatype است که وظیفه ی پیدا کردن سایر Data Type ها رو داره .این تابع به دنبال کلاس هایی که برنامه نویس در فایل برنامه تعریف کرده است می گردد و این گونه نوع های جدید را پیدا می کند، در آخر این متد دیتا تایپ های اشاره گر و رفرنس نیز ساخته می شود (به دیتا تایپ ها کشف شده و موجود “*” “* ” “&” “& ” اضافه می شود و به لیست اضافه می شود ، البته از برهان خلف نیز می توان یک جورایی به متغییر های ناشناخته که کلاسشان درون فایل نیست دست یافت).

 

 

کلاس  function.cs :

این کلاس دارای ویژگی های arquments ، local_variable ،Kind_local_variable,start_position،number_of_line است که start_position شماره خطی است که تعریف تابع از آن شروع شده است.

number_of_line تعداد خط های تابع است.

arquments لیستی از string است که آرگومان های تابع در آن قرار می گیرد.

local_variable لیستی از string است که اسم متغییر های محلی تابع در آن قرار می گیرد.
Kind_local_variable لیستی از string است که نوع متغییرهای محلی کشف شده در آن قرار می گیرد.

این کلاس دارای متد های function , find_function است .

در این کلاس دو تا متد سازنده مختلف به نام function  داریم .

find_function مهم ترین تابع این برنامه است که وظیفه شناسایی تابع ، نام تابع ، آرگومان های تابع ،بدنه تابع ، تعداد خط های تابع و متغییر های محلی  تابع را دارد .که تعداد زیادی حالت تابع بودن و یا نبود و شناسایی سر و ته تابع با استک و شناسایی متغییر ها و آرگومان ها با حالت های مختلف و روش های مختلف را انجام می دهد.

کلاس call_stack:

در این کلاس کلاس کمکی showcallstack قرار دارد که ما با استفاده از آن دیتا های مورد نظر را برای نمایش کال استک در لیست و صف می ریزیم.

در این کلاس ویژگی های fun,line,mood, numberofstack قرار دارد.

line خطی از برنامه است که تابع فراخوانی شده است .

mood اگر true یعنی تابع در حال push شدن در استک است اگر false بود یعنی تابع در حال pop شدن است.

numberofstack تعداد توابعی است که در حال حاضر در استک موجود است.

fun شی از کلاس function است که قرار است در استک پاپ یا پوش شود.

همین طور دارای دو سازنده است.

خود کلاس call_stack دارای ویژگی های NumberOfCallstack ,qee,lis است.

NumberOfCallstack تعداد قطعات موجود در استک را نشان می دهد.

qee صفی از جنس showcallstack است که بعدا از آن برای نمایش گرافیکی کال استک استفاده می کنیم.

lis لیستی از جنس  showcallstack است که از آن برای نمایش غیر گرافیکی call stack در textbox استفاده می کنیم.

کلاس call_stack دارای متد های  do_callstack , Draw_push_callsatack , Draw_pop_callsatack,Draw,

Display_call_stack_in_textbox است.

متد do_callstack به صورت بازگشتی  کال استک را پیدا می کند و ترتیب مراحل را در qee , lis می ریزد تا  بعدا استفاده کنیم.

Draw_pop_callsatack,Draw برای نمایش پاپ کردن است.

Draw_push_callsatack برای کشیدن push کردن است.

Draw تاین تابه با استفاده از دو تابع قبلی استک را گرافیکی می کشد ولی برای این این تاب را درست کردیم که از آن به صورت Thread استفاده کنیم و دچار سندروم انجماد نشیم.

Display_call_stack_in_textbox این تابع  اطلاعات function ها و کال استک را در Textbox1 چاپ می کند.

کلاس Form1.cs:

این کلاس ،کلاس فرم برنامه است که شامل کد های قسمت های مختلف فرم است .

در زیر عکسی از برنامه در حال اجرا را مشاهده می کنید (برای بزرگنمایی روی عکس کلیک کنید):

Screenshot 2014-01-27 08.38.24

از این لینک می توانید کد کامل برنامه نمایش گرافیکی Call Stack (پشته فراخوانی) با #C را دانلود کنید

Digg This
Reddit This
Stumble Now!
Buzz This
Vote on DZone
Share on Facebook
Bookmark this on Delicious
Kick It on DotNetKicks.com
Shout it
Share on LinkedIn
Bookmark this on Technorati
Post on Twitter
Google Buzz (aka. Google Reader)

۸ دیدگاه

نظر خود را بنویسید.

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *