JPH09128240A - クラスの主記憶装置への配置方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 オブジェクト指向プログラミングによる
クラス定義を主記憶装置上に配置する場合に、プログラ
ムカウンタ相対アドレシング方式を採用する場合には、
クラス定義中の静的変数に対する絶対アドレスがそのま
まにされ、参照が不能になる。そこで、コンパイル中に
クラス定義から静的変数を参照する絶対アドレスを抽出
し、主記憶装置上にクラスを配置する場合に、同時にア
ドレス補正を行う。 【効果】 プログラムカウンタ相対アドレシング方式に
おいても静的変数のアドレスを参照することが可能にな
り、木構造のデータ使用等が可能になり、効率的なプロ
グラムが作成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オブジェクト指向
技術で開発されたプログラムのクラスの主記憶装置への
配置方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】オブジェクト指向プログラミングによっ
て、例えばよく知られたＣ言語によりプログラムを作成
する場合、オブジェクトの性質を抽出して宣言するため
にクラス定義を行う。このクラスの内部には、ある変数
のアドレスを参照するような変数を含めることができ
る。この変数の中に静的変数というものがあり、これは
クラスから生成される全てのインスタンスより共通に参
照することができる変数である。この静的変数のアドレ
スは、クラスの先頭アドレスを基準とした絶対アドレス
で表現される。従って、クラスをコンパイル／リンク
し、主記憶装置上に配置する場合、静的変数に対しては
絶対アドレスが割り付けられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来のクラスの主記憶装置への配置方法には次のよう
な解決すべき課題があった。オブジェクト指向プログラ
ミング技術で開発されたシステムにおいて、プログラム
の修正や機能追加の際には、システムを停止することな
く新しいクラスを動的にメモリ上の空き領域に配置する
仕組みが要求される。この要求に応えるため、プログラ
ムカウンタ相対アドレシングによる方式が知られてい
る。この方式では、コンパイル／リンクを行うと、クラ
ス内部で参照するアドレスは、プログラムカウンタの値
をオフセット値とした相対アドレスに換算され、実行時
に参照される。従って、クラスを主記憶装置上の任意の
場所に再配置することが可能になる。

【０００４】ところが、クラスに上記のような静的変数
が含まれている場合には、その静的変数が参照している
他の静的変数のアドレスまでは補正をしない。従って、
実際にはアドレスが不正となり、参照が不能になる。こ
のため、従来はプログラムカウンタ相対アドレシング方
式を採用する場合には、静的変数による参照を避けてプ
ログラミングを行っていた。ところが、これでは例え
ば、アドレスを参照する木構造データを静的に作ること
はできなかった。なお、この木構造データというのは、
枝から順番に幹に向かって変数を辿り、目的とするデー
タを参照するようなデータ構造をいう。

【０００５】一方、クラスにはクラスの内部に含まれる
いくつかのメソッドを選択し分岐する仕組みが含められ
ることがある。この場合、一般のプログラムで行われて
いるような条件文等を伴う分岐関数を設けるとよい。し
かしながら、分岐するメソッドの数が多くなると、メソ
ッドを選択して分岐するまでの手順が増えて効率が低下
し、クラス定義のコードサイズが大きくなるというデメ
リットがある。そこで、メソッドのアドレスを参照する
ジャンプテーブルを用いて、該当するメソッドをコール
する方が効率のよいプログラムとなる。ところが、先に
説明したプログラムカウンタ相対アドレシングを用いた
場合には、やはりクラスの再配置の際にジャンプテーブ
ル中のメソッドのアドレスが補正の対象にならない。従
って、絶対アドレスで表示されたメソッドの呼び出しが
できなくなってしまう。このため、従来このようなジャ
ンプテーブルを静的に作ることはできなかった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は以上の点を解決
するため次の構成を採用する。 〈構成１〉ソースコードにより記述されたクラス定義を
実行可能形式ファイルにコンパイルする際に、クラス定
義中で、他の静的変数の絶対アドレスを指定して参照す
る静的変数を抽出し、主記憶装置上の任意の領域に実行
可能形式ファイルを配置するとともに、抽出した絶対ア
ドレスに対し、そのクラスの先頭アドレスによって定ま
るオフセットアドレスを、絶対アドレスに加算する補正
を行う。

【０００７】〈説明〉プログラムカウンタ相対アドレシ
ング方式では、クラス定義中に含まれる静的変数に対し
て、コンパイル、リンク時に、メモリ即ち主記憶装置上
の絶対アドレスが割りつけられる。なお、静的変数と
は、オブジェクト指向プログラムにおいて、あるクラス
から生成される全てのインスタンスより共通に参照する
ことができ、実記憶上では絶対アドレスにより特定され
るデータセグメントに配置された変更不可能な変数のこ
とをいう。このようなクラスをコンパイルした実行可能
形式ファイルが、主記憶装置上の任意の空き領域に再配
置されると、ある静的変数が他の静的変数の絶対アドレ
スを指定して参照しているような場合に、参照するアド
レスが不正になる。そこで、コンパイル時に該当する静
的変数を予め抽出する。

【０００８】主記憶装置上のクラスの先頭アドレスによ
って定まるオフセットアドレスを、絶対アドレスに加算
する補正をして新たな絶対アドレスに置き換えれば、そ
の新たな絶対アドレスにより、再配置後の静的変数が参
照できるようになる。補正はコンパイル直後でも、主記
憶装置への再配置後であってもよい。これにより、個々
のクラスを主記憶装置上に自由に再配置することが可能
になる。また、クラス中では専ら静的なアドレス参照を
採用すればよいことから、静的変数を頻繁に参照するよ
うな場合に、動的なアドレス変換を伴う参照を行う場合
に比べて効率の良いプログラミングが可能となる。

【０００９】〈構成２〉ソースコードにより記述された
クラス定義を実行可能形式ファイルにコンパイルする際
に、クラスの中で、メソッドのアドレスを参照するため
にジャンプテーブルを設けている場合に、ジャンブテー
ブルに含まれるメソッドの絶対アドレスを抽出し、メモ
リ上の任意の領域に実行可能形式ファイルを配置し、抽
出した絶対アドレスに対し、そのクラスの先頭アドレス
によって定まるオフセットアドレスを、絶対アドレスに
加算する補正を行う。

【００１０】〈説明〉クラスの中で、メソッドのアドレ
スを参照するためにジャンプテーブルを設けている場合
に、そのクラスをメモリ上の任意の領域に再配置したと
き、ジャンプテーブル中の絶対アドレスは変化しない。
従って、あるメソッドの絶対アドレスを指定してジャン
プするような場合に、ジャンプ先アドレスが不正にな
る。そこで、静的変数の場合と同様にして絶対アドレス
の補正を行う。その結果、この場合にも、ジャンプテー
ブルによる静的なアドレス指定を採用すればよいことか
ら、条件分岐やその他の演算による動的なアドレス変換
を伴う指定を行う場合に比べて効率の良いプログラミン
グが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を具体
例を用いて説明する。 〈具体例１〉図１は、本発明の具体例１の方法を説明す
るブロック図である。この方法では、クラス定義１をコ
ンパイルする際に、コンパイラ／リンカ２とアドレス補
正情報生成装置４とを使用する。クラス定義１はオブジ
ェクト指向プログラミング技術により記述されたよく知
られた内容のものである。コンパイラ／リンカ２はソー
スコードで作成されたクラス定義１をコンパイルし、実
行可能形式ファイル３を生成するためのよく知られた装
置から構成される。一方、アドレス補正情報生成装置４
は、構文解析装置５と、意味解析装置６と、補正アドレ
ス抽出装置７と、構文解析木情報８を備え、クラス定義
１の中から静的変数の絶対アドレスを指定して参照する
ような静的変数を抽出する。構文解析装置５はクラス定
義１の各文の要素を検出し、その構文を解析する部分
で、意味解析装置６は各要素の意味を解析する部分であ
る。補正アドレス抽出装置７は、構文解析の結果得られ
た構文解析木情報８を用いて、その内部に含まれる他の
静的変数の絶対アドレスを指定して参照する静的変数を
抽出する部分である。この具体的な説明は後で述べる
が、この補正アドレス抽出装置７によってアドレス補正
情報９が得られる。実行可能形式ファイル３は、配置装
置１１によって主記憶装置１３の任意の位置に配置され
る。このとき、アドレス補正装置１２は、アドレス補正
情報９を参照しながら、主記憶装置１３に配置された実
行可能形式ファイル３中の先に説明した静的変数を参照
する絶対アドレス部分を取り出し、これを補正する。ク
ラス配置装置１０は、このような配置装置１１とアドレ
ス補正装置１２とから構成されている。

【００１２】なお、上記構文解析装置５はアドレスコー
ドの内容を解析しないよう構文解析木情報８に変換し、
構文上の誤り等をチェックする部分で、意味解析装置６
は構文解析装置によって得られた構文解析木を元に意味
上の誤り等をチェックする部分である。また、補正アド
レス抽出装置７は、構文解析木を元に静的変数及び静的
変数のアドレスを参照する静的変数の絶対アドレスを抽
出し、抽出された情報をテーブル形式でアドレス補正情
報としてファイルに出力する部分である。

【００１３】また、クラス配置装置１０の配置装置１１
は実行形式モジュールをメモリ上にプログラムカウンタ
相対アドレシング方式によって配置する装置である。こ
のとき、先に説明したように、静的変数を参照する静的
変数の内容は修正されずにそのまま主記憶装置上に割り
付けられる。アドレス補正装置１２は配置装置によって
主記憶装置上に配置されたクラスの該当する静的変数部
分を検出し、アドレス補正情報９及びそのクラスの主記
憶装置上での先頭アドレス（オフセット）を用いて該当
する部分の補正を行う装置である。

【００１４】なお、これらの具体的な動作を説明する前
に、ＰＣ相対アドレシング方式とアドレス補正情報の内
容、アドレス補正動作の概要等を説明する。図２は、Ｐ
Ｃ相対アドレシング方式の説明図である。図に示すフェ
ーズ１には、クラスＡのソースファイルが表示されてい
る。このソースファイルには、例えば変数ｂのアドレス
を参照する静的変数ａが含められているとする。フェー
ズ２では、これがコンパイルされて、実行可能形式ファ
イルに変換されている。この図を見て分かるように、実
行可能形式ファイルの先頭アドレスを０番地とした場合
に、変数ａは変数ｂのアドレスを参照している。

【００１５】ここで、ＰＣ相対アドレス方式を採用し、
主記憶装置上に実行可能形式ファイルを配置すると、フ
ェーズ３に示すようになる。このとき、クラスＡの先頭
アドレスは、必ずしもメモリの０番地とは一致しない。
従って、変数ａはクラスＡの先頭アドレスに変数ａのア
ドレスを加えた位置に存在する。また、変数ｂはクラス
Ａの先頭アドレスに変数ｂのアドレスを加えた位置に存
在する。ところが、変数ａは静的変数であって、こうし
てメモリ上に配置される際にも内容が変更されず、フェ
ーズ２に示した通り、変数ｂの絶対アドレスを表示して
いる。これではフェーズ３においてクラスをメモリ上に
配置した後、変数ａは変数ｂを参照することができな
い。本発明では、この変数ａを変数ｂのアドレスを参照
するように変換する操作を行う。

【００１６】図３に、この目的のために使用するアドレ
ス補正情報の説明図を示す。まず、クラス定義１は先に
説明したように、コンパイラ／リンカ２によって実行可
能形式ファイル１５に変換される。この場合の実行可能
形式ファイル１５の構造は図２を用いて説明したフェー
ズ２に示すものと同様である。一方、図３において、ク
ラス定義１からアドレス補正情報生成装置４によってア
ドレス補正情報が抽出される。これはソースコードの段
階で構文解析等を行うことによって、静的変数の絶対ア
ドレスを参照する静的変数を抽出することにより行われ
る。即ち、アドレス補正情報１６は、他の静的変数のア
ドレスを参照する静的変数ａの絶対アドレス等により構
成される。

【００１７】図４には、アドレス補正動作の説明図を示
す。上記のように生成された実行可能形式ファイル３と
アドレス補正情報９は、図１に示したクラス配置装置１
０に入力する。そして、配置装置１１が実行可能形式フ
ァイル３を主記憶装置の所定の場所に配置する。このと
き、主記憶装置上でクラスの先頭アドレスが決定する。
配置装置１１はこの先頭アドレスをアドレス補正装置１
２に通知する。アドレス補正装置１２はアドレス補正情
報９を用いて、既に主記憶装置上に配置されたクラスの
該当するアドレスの内容を補正する。即ち、変数ａの値
をクラスの先頭アドレス＋ｂの絶対アドレスになるよう
に書き換える。

【００１８】なお、このアドレスの補正は必ずしも主記
憶装置に実行可能形式ファイルを配置してしまった後で
行う必要はない。例えば、配置装置１１が予め主記憶装
置上にクラスを配置する際の先頭アドレスを認識してい
れば、これをアドレス補正装置１２に通知し、アドレス
補正装置１２は実行可能形式ファイル３の補正を行う。
そして、補正後の実行可能形式ファイル３を配置装置１
１が主記憶装置中に配置するという方法を採用すること
もできる。前者の方法を、後者の方法をというよう
に区別してこの図中に示している。

【００１９】図５は、本発明の方法の具体的動作説明図
である。本発明の方法をより具体的に説明するために、
この図によって静的変数のコンパイルと補正時の内容に
ついて詳細に説明する。まず、例えばこの図の左上に示
すように、クラス定義２に含まれる静的変数をａ＝１０
０といった内容のものとする。これをステップＳ１でコ
ンパイルすると、例えばこの図に示すように“ＸＸＸ
Ｘ”となるものとする。ここで、ステップＳ２におい
て、先に説明したように、この静的変数ａのアドレス５
０を抽出し、補正情報としておく。次に、ステップＳ３
においてコンパイルされた静的変数が主記憶装置に配置
される。この場合のクラスの先頭アドレスを、例えばこ
の図に示すように３００とする。ここで、アドレス補正
処理が開始されると、まずアドレスが５０の静的変数ａ
が参照する絶対アドレスの内容を先頭アドレスを用いて
補正する。即ち、当初参照していた絶対アドレス１００
に先頭アドレス３００を加算する。そして、正しいアド
レスを参照する静的変数をコンパイルした“ＹＹＹＹ”
を生成する。そして、主記憶装置上に記憶したクラスの
“ＸＸＸＸ”を“ＹＹＹＹ”に置き換える補正を実行す
る（ステップＳ５）。以上のようにして静的変数の参照
する絶対アドレスがクラスの配置結果に基づいて補正さ
れる。

【００２０】〈具体例１の効果〉以上のようにしてプロ
グラムカウンタ相対アドレシング方式を採用した場合に
おいても、他の静的変数の絶対アドレスを参照する静的
変数を適正に補正するので、このような静的変数の使用
が可能となる。従って、例えば頻繁に参照のみを行う静
的データのアドレスを参照するような静的変数を定義す
ることができ、あるいは木構造のデータを採用すること
もでき、メソッド毎にアドレス変換等を行うダイナミッ
クなアドレス参照を行う場合に比べて、効率よいプログ
ラミングを実施することができる。

【００２１】〈具体例２〉上記の例では、クラス中に存
在する静的変数を問題としたが、クラス中にメソッドの
アドレスを参照するジャンプテーブルが設けられること
がある。このジャンプテーブルに入っているメソッドの
アドレスは、そのクラスの先頭からカウントした絶対ア
ドレスになっている。プログラムカウンタ相対アドレシ
ングにより実行可能形式ファイルにファイル化され、主
記憶装置上に配置される際にこのジャンプテーブルに表
示された絶対アドレスも変換されない。そこで、上記の
静的変数が参照する絶対アドレスと同様に、この具体例
においてジャンプテーブルの絶対アドレスを補正する。

【００２２】図６には、具体例２の方法を説明するブロ
ック図を示す。クラス定義１は、具体例１と同様にコン
パイラ／リンカ２によってコンパイルされ、実行可能形
式ファイル３とされる。また、クラス定義１は、ジャン
プテーブル補正情報生成装置２０によって処理され、ジ
ャンプテーブル補正情報２２が抽出される。ジャンプテ
ーブル補正情報生成装置２０には、構文解析装置５、意
味解析装置６、ジャンプテーブル抽出装置２１及び構文
解析木情報８が設けられる。上記ジャンプテーブル補正
情報生成装置２０は、クラス定義１を解析し、ジャンプ
テーブル上のメソッドのアドレスが格納される領域の絶
対アドレスを抽出し、そのテーブルを作成する。このテ
ーブルがジャンプテーブル補正情報２２となる。これは
具体例１の場合とよく類似している。構文解析装置５、
意味解析装置６の構成や役割は、具体例１に示したもの
と同様である。ジャンプテーブル抽出装置２１は、構文
解析木情報８を元にテーブル上のメソッドのアドレスが
格納される領域の絶対アドレスを抽出する処理を行う部
分である。クラス配置装置１０は、具体例１で説明した
と同様の構成の配置装置１１やアドレス補正装置１２を
備えている。その他の部分は具体例１で説明したものと
同様である。

【００２３】図７に、ジャンプテーブル補正情報の説明
図を示す。図に示すように、クラス定義１はコンパイラ
／リンカ２によって実行可能形式ファイル２５に変換さ
れる。このとき、例えばアドレスａにはメソッドＡの絶
対アドレスが格納され、アドレスｂにはメソッドＢの絶
対アドレスが格納され、アドレスｃにはメソッドＣの絶
対アドレスが格納されているものとする。これらがジャ
ンプテーブルを構成する。図に示すように、メソッド
Ａ，Ｂ，Ｃには、実行可能形式ファイル２５の該当する
アドレスに格納されている。ジャンプテーブル補正情報
生成装置２０はジャンプテーブルを参照し、図に示すよ
うなジャンプテーブル補正情報２６を生成する。その内
容は、ジャンプテーブルの各部のアドレスａ，ｂ，ｃと
なっている。このような補正情報の生成方法は具体例１
と同様である。

【００２４】図８には、アドレス補正動作の説明図を示
す。上記のようにして生成された実行可能形式ファイル
２５とジャンプテーブル補正情報２６は、この図に示す
ようにして主記憶装置へ配置される際の補正処理に使用
される。まず、配置装置１１は実行可能形式ファイル２
５を所定の主記憶装置上のアドレスに配置する。この場
合に、アドレス補正装置１２は、ジャンプテーブルにお
いて指定しているメソッドＡの絶対アドレス、メソッド
Ｂの絶対アドレス、メソッドＣの絶対アドレスをそれぞ
れ補正して該当するメソッドを参照できるようにする。
この場合の補正はクラスの先頭アドレスを各絶対アドレ
スに加算することにより行われる。

【００２５】なお、この補正動作やその具体的な処理は
具体例１を用いて説明した場合と同様である。また、実
行可能形式ファイルを主記憶装置上に配置した後でアド
レス補正を行ってもよいし、また実行可能形式ファイル
２５の状態でアドレス補正を行うようにしてもよい。こ
れも具体例１の場合と同様である。

【００２６】〈具体例２の効果〉クラスのソースコード
上で、あるメソッドへジャンプするアドレスを検出し、
これを補正することによって、メソッドの絶対アドレス
を持つジャンプテーブルを静的に作ることができる。そ
して、プログラムカウンタ相対アドレシングでクラスを
再配置した場合にも、このジャンプテーブルの内容が適
正に補正されるため、このような方式においてもジャン
プテーブルを利用できる。従って、例えばメソッドを選
択して分岐するような処理に一般的なプログラミング言
語の持つ分岐機構等を記述することによってコードサイ
ズを増加させたり、記述自体を複雑にし、プログラミン
グの効率を低下させるといったことを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を説明するブロック図である。

【図２】ＰＣ相対アドレシング方式の説明図である。

【図３】アドレス補正情報の説明図である。

【図４】アドレス補正動作の説明図である。

【図５】本発明の方法の具体的動作説明図である。

【図６】具体例２の方法を説明するブロック図である。

【図７】ジャンプテーブル補正情報の説明図である。

【図８】アドレス補正動作の説明図である。

【符号の説明】

１ クラス定義 ２ コンパイラ／リンカ ３ 実行可能形式ファイル ４ アドレス補正情報生成装置 ９ アドレス補正情報 １０ クラス配置装置 １１ 配置装置 １２ アドレス補正装置 １３ 主記憶装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ソースコードにより記述されたクラス定
   義を実行可能形式ファイルにコンパイルする際に、 前記クラス定義中で、他の静的変数の絶対アドレスを指
   定して参照する静的変数を抽出し、 主記憶装置上の任意の領域に前記実行可能形式ファイル
   を配置するとともに、 抽出した絶対アドレスに対し、そのクラスの先頭アドレ
   スによって定まるオフセットアドレスを、前記絶対アド
   レスに加算する補正を行うことを特徴とするクラスの主
   記憶装置への配置方法。
2. 【請求項２】 ソースコードにより記述されたクラス定
   義を実行可能形式ファイルにコンパイルする際に、 前記クラスの中で、メソッドのアドレスを参照するため
   にジャンプテーブルを設けている場合に、前記ジャンブ
   テーブルに含まれるメソッドの絶対アドレスを抽出し、 メモリ上の任意の領域に前記実行可能形式ファイルを配
   置し、 抽出した絶対アドレスに対し、そのクラスの先頭アドレ
   スによって定まるオフセットアドレスを、前記絶対アド
   レスに加算する補正を行うことを特徴とするクラスの主
   記憶装置への配置方法。