Bài giảng Hệ thống máy tính và ngôn ngữ C - Chương 9: Hàm

au.
Cĩ một tác nhân làm giảm bớt tính phức tạp của việc thực
hiện chọn lựa 2: quá trình gọi của hàm (tức hàm A gọi hàm
B, hàm B lại gọi hàm C, ) cĩ thể được theo dõi bằng một
cấu trúc dữ liệu ngăn xếp.
9.7 HIỆN THỰC HÀM TRONG C 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.7.1 Ngăn xếp thực thi (Run-time stack) 
Ví dụ:
1 int main() 
2 {
3 int a;
4 int b;
5
6 
7 b = Watt (a);
8 b = Volta (a, b);
9 }
9.7 HIỆN THỰC HÀM TRONG C 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.7.1 Ngăn xếp thực thi (Run-time stack) 
Ví dụ:
11 int Watt (int a)
12 {
13 int w;
14
15 
16 w = Volta (w, 20);
17
18 return w;
19 }
9.7 HIỆN THỰC HÀM TRONG C 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.7.1 Ngăn xếp thực thi (Run-time stack) 
Ví dụ:
21 int Volta (int q, int r)
22 {
23 int k;
24 int m; 
25 
26 
27 return w;
28 } 
9.7 HIỆN THỰC HÀM TRONG C 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.7.1 Ngăn xếp thực thi (Run-time stack) 
9.7 HIỆN THỰC HÀM TRONG C 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.7.1 Ngăn xếp thực thi (Run-time stack) 
9.7 HIỆN THỰC HÀM TRONG C 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.7.2 Quá trình hiện thực
Để hồn thành tất cả các việc này, các bước sau cần
phải được thực hiện:
•Đầu tiên, code của hàm gọi (caller) sẽ chép các đối số của
nĩ vào vùng bộ nhớ để hàm được gọi (callee) cĩ thể truy
xuất được.
•Thứ hai, code ở nơi bắt đầu trong hàm được gọi đẩy mẫu
tin kích hoạt của nĩ vào stack và lưu các thơng tin trạng
thái của biến cục bộ, thanh ghi,  để khi điều khiển trả về
cho nơi gọi, thì đối với nơi gọi mọi thứ như khơng cĩ gì thay
đổi, từ các biến cục bộ tới các thanh ghi.
9.7 HIỆN THỰC HÀM TRONG C 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.7.2 Quá trình hiện thực
•Thứ ba, hàm được gọi thực thi tác vụ của nĩ.
•Thứ tư, khi hàm được gọi hồn thành việc của nĩ, mẫu
tin kích hoạt của nĩ được lấy ra khỏi ngăn xếp thực thi
(run-time stack) và điều khiển được trả về cho nơi gọi.
•Sau cùng, một khi điều khiển được trả về cho code nơi
gọi, code thực thi sẽ truy tìm trị mà hàm được gọi trả về.
9.7 HIỆN THỰC HÀM TRONG C 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.7.2 Quá trình hiện thực
Gọi hàm
Trong mệnh đề w = Volta(w, 20); hàm Volta() được gọi với
hai đối số. Sau đĩ giá trị trả về từ hàm Volta() sẽ được gán
cho biến nguyên cục bộ w. Trong khi dịch việc gọi hàm này,
bộ dịch tạo ra code LC-3 làm các việc sau:
1) Truyền giá trị của hai đối số của hàm Volta() bằng việc
đẩy chúng trực tiếp vào đỉnh của ngăn xếp thực thi (run-
time stack) mà địa chỉ đang được chứa trong thanh ghi R6.
9.7 HIỆN THỰC HÀM TRONG C 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.7.2 Quá trình hiện thực
9.7 HIỆN THỰC HÀM TRONG C 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.7.2 Quá trình hiện thực
Gọi hàm
2) Chuyển điều khiển sang hàm Volta() nhờ lệnh
JSR.
Mã LC-3 thực hiện gọi hàm này như sau:
; đẩy đối số thứ hai vào stack
AND R0, R0, #0 ; R0  0
ADD R0, R0, #20 ; R0  20
ADD R6, R6, #-1
STR R0, R6, #0 ; Push 20
9.7 HIỆN THỰC HÀM TRONG C 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.7.2 Quá trình hiện thực
Gọi hàm
; đẩy đối số thứ nhất vào stack
LDR R0, R5, #0 ; Lấy trị của biến cục bộ w
ADD R6, R6, #-1
STR R0, R6, #0 ; Push trị này vào stack
; gọi chương trình con
JSR Volta
9.7 HIỆN THỰC HÀM TRONG C 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.7.2 Quá trình hiện thực
•Thực hiện hàm được gọi
Lệnh được thực hiện ngay sau lệnh JSR trong hàm
Watt() là lệnh đầu tiên trong hàm được gọi Volta().
Code ở chỗ bắt đầu của hàm được gọi xử lý một số
thao tác liên quan tới việc gọi hàm. Việc đầu tiên là định vị
bộ nhớ cho trị trả về bằng cách hàm được gọi sẽ đẩy một
ơ nhớ vào stack để chiếm chổ qua việc giảm con trỏ stack .
Và vị trí này sẽ được ghi vào giá trị cần trả về trước khi
điều khiển trả về cho hàm gọi.
9.7 HIỆN THỰC HÀM TRONG C 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.7.2 Quá trình hiện thực
•Thực hiện hàm được gọi
Kế tiếp, hàm được gọi lưu các thơng tin về hàm gọi để khi
việc gọi kết thúc, hàm gọi sẽ lấy lại điều khiển chương
trình một cách đúng đắn. Đặc biệt, chúng ta cần lưu địa chỉ
trở về của hàm gọi đang được chứa trong thanh ghi R7 và
con trỏ khung của hàm gọi đang được chứa trong thanh
ghi R5. Một điều quan trọng là cần chép sao con trỏ khung
của hàm gọi mà ta gọi là liên kết động, để khi điều khiển
trả về cho nơi gọi thì nơi gọi sẽ cĩ thể truy xuất trở lại các
biến cụcbộ của nĩ.
9.7 HIỆN THỰC HÀM TRONG C 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.7.2 Quá trình hiện thực
•Thực hiện hàm được gọi:
Nếu một trong địa chỉ trở về hoặc liên kết động bị sai, thì
chúng ta sẽ gặp sai sĩt khi tiếp tục thực thi hàm gọi khi
hàm được gọi hồn thành. Nên chúng ta cần phải sao lưu
cả hai thứ này vơ bộ nhớ.
Sau cùng, khi tất cả điều này được thực thi xong, hàm
được gọi sẽ định vị đủ khơng gian trong stack cho các biến
cục bộ của nĩ bằng việc chỉnh trị cho R6, và nĩ sẽ đặt R5
chỉ tới nền của các biến cục bộ này.
9.7 HIỆN THỰC HÀM TRONG C 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.7.2 Quá trình hiện thực
• Thực hiện hàm được gọi
Danh sách các tác vụ phải diễn ra lúc bắt đầu một hàm:
- Hàm được gọi lưu khơng gian trong stack cho trị trả về.
Trị trả về được định vị ngay trên đỉnh các tham số của
hàm được gọi.
- Hàm được gọi đẩy một bản sao của địa chỉ trở về trong
thanh ghi R7 vơ stack.
- Hàm được gọi đẩy một bản sao của liên kết động (con trỏ
khung của hàm gọi) trong R5 vơ stack.
9.7 HIỆN THỰC HÀM TRONG C 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.7.2 Quá trình hiện thực
• Thực hiện hàm được gọi
- Hàm được gọi định vị đủ khơng gian trong stack cho các
biến cục bộ của nĩ và chỉnh thanh ghi R5 chỉ tới nền của
danh sách biến cục bộ và thanh ghi R6 chỉ tới đỉnh stack.
9.7 HIỆN THỰC HÀM TRONG C 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.7.2 Quá trình hiện thực
• Thực hiện hàm được gọi
Đoạn code hồn thành việc này cho hàm Volta() như sau: 
ADD R6, R6, #-1 ; dành khơng gian cho trị trả về
ADD R6, R6, #-1
STR R7, R6, #0 ; đẩy R7 (địa chỉ trở về) vơ stack
ADD R6, R6, #-1 ; đẩy liên kết động vơ stack (con trỏ 
khung của hàm gọi) 
STR R5, R6, #0 ; đẩy R5 vơ stack
ADD R5, R6, #-1 ; đặt con trỏ khung mới
ADD R6, R6, #-2 ; định vị khơng gian cho các biến cục 
bộ
9.7 HIỆN THỰC HÀM TRONG C 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.7.2 Quá trình hiện thực
• Thực hiện hàm được gọi
9.7 HIỆN THỰC HÀM TRONG C 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.7.2 Quá trình hiện thực
• Kết thúc hàm được gọi
Một khi hàm được gọi hồn thành cơng việc của nĩ, nĩ
phải làm thêm một số tác vụ nữa trước khi trả điều khiển
về cho hàm gọi. Đầu tiên, ta cần cĩ cơ chế để một hàm
trả về trị một cách thích hợp cho nơi gọi. Thứ hai, hàm
được gọi phải lấy ra khỏi stack mẫu tin kích hoạt của nĩ.
9.7 HIỆN THỰC HÀM TRONG C 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.7.2 Quá trình hiện thực
• Kết thúc hàm được gọi
Như vậy, ta cĩ các việc như sau:
1) Nếu cĩ một trị trả về, nĩ cần phải được ghi vơ đầu vào
trị trả về của mẫu tin kích hoạt.
2) Các biến cục bộ phải được lấy ra khỏi stack.
3) Liên kết động cần được phục hồi.
4) Địa chỉ trả về phải được phục hồi.
5) Lệnh RET trả điều khiển về cho hàm gọi.
9.7 HIỆN THỰC HÀM TRONG C 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.7.2 Quá trình hiện thực
• Kết thúc hàm được gọi
Hàm Volta() khi lệnh return k; được thi hành như sau: 
LDR R0,R5,#0 ; nạp biến cục bộ k 
STR R0,R5,#3 ; lưu nĩ vơ đầu vào trị trả về
ADD R6,R5,#1 ; pop các biến cục bộ 
LDR R5,R6,#0 ; pop liên kết động, con trỏ khung -> R5 
ADD R6,R6,#1 ; R6 chỉ tới ơ địa chỉ trả về
LDR R7,R6,#0 ; lưu địa chỉ trả về cho R7 
ADD R6,R6,#1 ; R6 chỉ tới ơ trị trả về
RET ; trả điều khiển về cho nơi gọi
9.7 HIỆN THỰC HÀM TRONG C 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.7.2 Quá trình hiện thực
• Trở về hàm gọi
Sau khi hàm được gọi thực thi lệnh RET, điều khiển
được trả ngược về cho hàm gọi. Trong một số trường
hợp, khơng cĩ trị trả về (tức hàm được gọi được khai báo
với kiểu void) và, trong một số trường hợp khác, hàm gọi
bỏ qua các trị trả về (như khi ta gọi getch();).
Đặc biệt, cĩ hai thao tác phải được thi hành:
1) Trị trả về (nếu cĩ) được lấy ra khỏi stack.
2) Các đối số cần được lấy ra khỏi stack.
9.7 HIỆN THỰC HÀM TRONG C 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.7.2 Quá trình hiện thực
• Trở về hàm gọi
Đoạn code LC-3 sau lệnh JSR sẽ như sau:
JSR Volta 
LDR R0, R6, #0 ; nạp trị trả về ở đỉnh stack
STR R0, R5, #0 ; w = Volta(w, 20); 
ADD R6, R6, #1 ; pop trị trả về
ADD R6, R6, #2 ; pop các đối số
9.7 HIỆN THỰC HÀM TRONG C 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.7.2 Quá trình hiện thực
• Sao lưu ở nơi gọi và sao lưu ở nơi được gọi
Trong khi thực thi một hàm, R0 tới R3 cĩ thể chứa các
giá trị tạm thời, là một phần của các thao tác tính tốn
đang chạy. Thanh ghi từ R4 tới R7 được dành cho các
mục đích khác: thanh ghi R4 là con trỏ chỉ tới vùng dữ
liệu tồn cục, R5 là con trỏ khung, R6 là con trỏ stack, và
R7 được dùng để giữ địa chỉ trở về. Nếu chúng ta gọi
một hàm, dựa theo quy ước gọi hàm chúng ta đã mơ tả
thanh ghi R4 tới R7 khơng thay đổi hay thay đổi theo các
cáchđã được xác định trước.
9.7 HIỆN THỰC HÀM TRONG C 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.7.2 Quá trình hiện thực
• Sao lưu ở nơi gọi và sao lưu ở nơi được gọi
Nhưng cái gì xảy ra cho các thanh ghi R0, R1, R2, và R3?
Tổng quát mà nĩi, chúng ta muốn chắc chắn rằng hàm
được gọi sẽ khơng chép đè chúng. Để làm được điều
này, các quy ước gọi hàm cụ thể theo một trong hai
phương cách: (1) Nơi gọi sẽ sao lưu các thanh ghi bằng
cách đẩy chúng vơ mẫu tin kích hoạt của nĩ. Đây được
gọi là sao lưu nơi gọi (caller save). Khi điều khiển được
trả về cho nơi gọi, nơi gọi sẽ khơi phục lại các thanh ghi
này bằngviệc lấy chúng ra khỏi stack.
9.7 HIỆN THỰC HÀM TRONG C 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.7.2 Quá trình hiện thực
• Sao lưu ở nơi gọi và sao lưu ở nơi được gọi
(2) Hàm được gọi cĩ thể sao lưu các thanh ghi này bằng
cách thêm vơ bốn vùng tin trong vùng thơng tin trạng thái
của mẫu tin của nĩ. Đây chính là sao lưu nơi được gọi
(callee save). Khi nơi được gọi được khởi tạo, nĩ sẽ sao
lưu R0 tới R3 và R5 và R7 vơ vùng thong tin trạng thái và
khơi phục các thanh ghi này lại trước khi trở về nơi gọi.
9.7 HIỆN THỰC HÀM TRONG C 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.7.3 Tĩm lại (GT)
9.8 KIỂM TRA VÀ SỬA LỖI 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.8.1 Giới thiệu
9.8.2 Các dạng lỗi
9.8.2.1 Lỗi cú pháp
Ví dụ 10.20: 
#include 
main()
{ int i, i2 
for (i = 0; i < 10; i++)
{ i2 = i * i;
printf (“%d x %d = %d\n”, i, i, i2); 
} } 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.8.2 Các dạng lỗi
9.8.2.2 Lỗi ngữ cảnh
Ví dụ 10.21: 
#include 
main()
{
int i, i2; 
for (i = 0; i < 10; i++) 
i2 = i * i;
printf (“%d x %d = %d\n”, i, i, i2); 
} 
9.8 KIỂM TRA VÀ SỬA LỖI 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.8.2 Các dạng lỗi
9.8.2.2 Lỗi ngữ cảnh
Ví dụ 10.22: Chương trình tính tổng 1+2+ + n, với n là trị 
nguyên dương được nhập từ bàn phím. Chương trình 
được thiết kế với hàm tính tổng.
#include 
int tinh_tong (int n); // prototype của hàm 
main()
{ int so; 
int tong;
printf (“Moi nhap mot so nguyen duong: ”);
9.8 KIỂM TRA VÀ SỬA LỖI 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.8.2 Các dạng lỗi
9.8.2.2 Lỗi ngữ cảnh
scanf (“%d”, &so);
tong = tinh_tong (n);
printf (“Tong tu 1 +  + %d = %d\n”, n, tong); }
int tinh_tong (int n)
{ int tong;
int i;
for (i = 1; i <= n; i++)
tong += i;
return tong; }
9.8 KIỂM TRA VÀ SỬA LỖI 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.8.2 Các dạng lỗi
9.8.2.3 Lỗi giải thuật
Ví dụ 10.23: 
#include 
#include 
void gptb1 (double a, double b);
main()
{ double a, b; clrscr();
printf ("Nhap 2 he so phuong trinh bac nhat: ");
scanf ("%lf %lf", &a, &b); gptb1 (a, b);
getch(); }
9.8 KIỂM TRA VÀ SỬA LỖI 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.8.2 Các dạng lỗi
9.8.2.3 Lỗi giải thuật
Ví dụ 10.23: 
void gptb1 (double a, double b)
{ printf ("Phuong trinh bac nhat ");
printf ("co 1 nghiem: x = %5.2f \n", -b/a);
}
9.8 KIỂM TRA VÀ SỬA LỖI 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.8.3 Kiểm tra chương trình
9.8.3.1 Kiểm tra hộp đen
Với kỹ thuật hộp đen này, chúng ta cĩ thể kiểm tra xem dữ
liệu nhập và xuất của chương trình cĩ phù hợp khơng,
mà khơng cần phải biết cấu trúc lệnh trong chương trình.
9.8 KIỂM TRA VÀ SỬA LỖI 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.8.3 Kiểm tra chương trình
9.8.3.1 Kiểm tra hộp trắng
Kỹ thuật kiểm tra hộp trắng tổng quát sử dụng các code
tìm lỗi được đặt trong chương trình một cách cĩ tính
tốn. Các code này cĩ thể kiểm tra các điều kiện để chỉ
ra lỗi sai làm chương trình khơng thực thi đúng. Khi cĩ
một lỗi sai được tìm ra, code sẽ in ra một thơng điệp
cảnh báo, hiển thị một vài thơng tin cĩ giá trị về lỗi, hoặc
là làm cho chương trình kết thúc sớm. Vì các code tìm lỗi
này xác nhận các điều kiện cụ thể cần giữ trong suốt quá
trình chương trình thực thi, nên chúng ta gọi các code
này là sự xác nhận.
9.8 KIỂM TRA VÀ SỬA LỖI 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.8.4 Gỡ rối chương trình (debuging)
9.8.4.1 Kỹ thuật phi thể thức
9.8.4.2 Gỡ rối cấp nguồn
- Điểm ngắt (Breakpoints)
- Thực thi từng bước (Single-Stepping)
- Hiển thị giá trị
9.8 KIỂM TRA VÀ SỬA LỖI 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.8.5 Tính đúng đắn khi lập trình
9.8.5.1 Xác định thật rõ các chi tiết 
Ví dụ 10.25: 
int Giaithua (int n) 
{ int i;
int ketqua = 1; // Kiểm tra trị nhập
if (n 31)
{ printf (“Trị sai, cần trị trong khoảng 1-31.\n”);
ketqua = -1; } 
else 
for (i = 1; i <= n; i++) ketqua *= i;
return ketqua; }
9.8 KIỂM TRA VÀ SỬA LỖI 
CHƯƠNG 9
HÀM
9.8.5 Tính đúng đắn khi lập trình
9.8.5.2 Thiết kế theo từng khối
9.8.5.3 Lập trình dự phịng
9.8 KIỂM TRA VÀ SỬA LỖI 
BÀI TẬP CUỐI CHƯƠNG
1. Thiết kế hàm giải phương trình
ax
2
+ bx + c = 0.
Viết chương trình chính sử dụng hàm này.
2. Thiết kế hàm in ra màn hình chuỗi số Fibonaci, với
thông số nhập là một số ngẫu nhiên trong số từ 1 đến
100.
Hướng dẫn: Sử dụng hàm random() và randomize() để
tạo số ngẫu nhiên. Dãy Fibonacci : 0, 1, 1, 2, 3...
CHƯƠNG 9
HÀM
BÀI TẬP CUỐI CHƯƠNG
3. Thiết kế hàm tính các biểu thức sau đây:
S =(1)! + (1+2)! +...+ (1+...+n)!
4. Thiết kế hàm vẽ ra màn hình hình sau:
*
* * *
* * * * * n nhập
* * * * * * *
...
...
! ! !
1 1 2 1 2 n
T
1 2 n
CHƯƠNG 9
HÀM
BÀI TẬP CUỐI CHƯƠNG
5. Thiết kế hàm và vẽ ra màn hình hình sau:
* * * * * * * *
* * * * *
* * * * *
* * * * * n nhập là số chẵn
* * * * *
* * * * *
* * * * *
* * * * * * * *
CHƯƠNG 9
HÀM
BÀI TẬP CUỐI CHƯƠNG
6. Viết chương trình thiết kế hai hàm max() và min() cho
phép tìm số lớn nhất và nhỏ nhất trong loạt số đã nhập.
Loạt số nhập này sẽ kết thúc việc nhập bằng việc nhấn
phím 
7. Viết một chương trình cho phép nhập một chuỗi. Hãy
thiết kế một hàm cho phép cắt chuỗi đó ra làm nhiều từ
và in ra màn hình mỗi từ trên một hàng.
CHƯƠNG 9
HÀM
BÀI TẬP CUỐI CHƯƠNG
8. Viết một hàm nhận một chuỗi và cho phép đảo chuỗi
đó, in ra kết quả.
9. Viết một hàm cho phép nhận một số nguyên dương. In
ra màn hình ký số thứ n tính từ bên phải qua của số đó.
Ví dụ:
Nhập: 12345 4
Xuất: 2
CHƯƠNG 9
HÀM
BÀI TẬP CUỐI CHƯƠNG
10. Thiết kế một hàm đệ quy cho phép nhận một số
nguyên dương, in ra màn hình số đó ở dạng nhị phân.
11. Viết hàm đệ quy tính x
n
.
12. Viết một hàm nhận một số dương có phần lẻ và in ra
màn hình phần nguyên và phần lẻ riêng biệt.
13. Viết chương trình với hàm tính tổng sau:
S=1-x
2
/2!+x
4
/4!-xn/n!
14. Tương tự như bài 10.13, nhưng tính tổng sau:
S=1-x
3
/3!+x
5
/5!-xn/n!
CHƯƠNG 9
HÀM