绑定和绑定时间

1. 绑定和绑定时间是程序设计语言中的十分重要的概念。在设计一门新的语言时，首先要确定的就是这种语言的绑定以及绑定发生的时间，为语言的特性和实现定下了一个基调。

 

2. 一段程序实际上是由不同元素组成的，这些元素包括实体和属性，有时一个元素既可作为实体，也可作为属性。在c语言中，语句int count = 5;中，int本身可以被认为是实体—整数类型，它的属性则是该类型所表示的整数范围，16位机器上为−32768~32767；同时int也是变量 count的属性，表明count是一个整型变量。

 

3. 为了保证程序元素的语义完整性和可理解性，对于程序中的每个实体都要求有相关的语义信息，即要从一个可能的性质集合中选择一个性质作为实体的性质或属性 值，确定实体和属性的约束关系。这种约束关系的确定称为绑定，绑定相对于程序翻译和处理的时间称为绑定时间，绑定时间决定了语言的特性。

 

4. 绑定可以发生从语言的设计和实现到程序的翻译、连接和执行的各个阶段。

 

5. 在语言定义时，首先构造了一个支撑语言的虚拟机，确定了一个语言的大部分结构，例如，选择语句的形式、数据类型及其所能表示的范围和程序结构。在语言实现 时，确定语言定义的细节在具体计算机上的实现方式，不同的实现存在着很大的差别。比如Microsoft C和Turbo C都是C语言的实现。

 

6. 要使一个以静态文本方式存放的程序成为一个可执行的程序要经过编译、连接和执行步骤。在C/C++语言中，.c文件经过编译后，程序中变量的类型、数据成员的偏移量、数组的存储方式以及静态变量的存储位置都确定下来，并且完成了类型检查和转换工作

 

7. 对于文件作用域中尚未定义的外部符号，在连接步骤中连接程序负责在其他的编译单元查找，并将找的符号名所表示的内容绑定到目标代码中的符号生成可执行代码。因此，库函数调用时函数名与函数体的绑定关系发生在连接过程中。

 

8. 一个已经顺利的通过编译和连接的程序，一定可以顺利地在计算机上运行吗？答案是否定的。因为程序中还有一部分绑定需要在程序执行时才能确定下来，如果在确 定绑定关系时发生了错误，那么程序的运行也会发生异常。大部分语言中，这些绑定包括数据对象和其存储单元（临时存储单元）、动态内存分配、调用函数时的形 参和实参的连接、形参和实际存储单元的对应关系、调用子程序的返回结果等等。

 

9. 我们将绑定时间分为两类：一类是在运行前确定绑定关系，称之为“早绑定”；另一类是在运行时确定绑定关系，称之为“晚绑定”。“早绑定”在程序运行前就把 大部分程序元素的属性确定下来，运行时只需要完成少部分的绑定，因而执行效率高，但不够灵活，要求程序员在程序运行之前尽可能确定程序元素的属性，一旦确 定下来修改起来就十分困难，需要重新编写、编译、连接整个程序。而“晚绑定”恰恰与之相反，它把程序中大部分绑定关系推迟到执行时确定下来，程序执行时要 完成大部分的绑定工作，所以灵活但效率不高。

 

10. “早绑定”和“晚绑定”的优缺点实际上是语言的灵活性和效率的冲突。所谓“鱼和熊掌不可兼得”，关键要根据语言设计的目标在两者之间寻找一个最佳的平衡 点。优先考虑执行效率、以执行效率为主要目标的语言通常设计为绑定尽可能地在程序运行之前确定下来的“早绑定”，如Fortran、C、Pascal。而 对于追求灵活性的语言来说，如Smalltalk、LISP、Python，ML，采用的则是“晚绑定”。有些语言（Ada）提供了对绑定时间的选择机 制，允许程序员自己根据实际情况选择合适的绑定时间。

 

11. 基于绑定时间的概念可以定义和比较语言的特性。在程序设计语言中，有两个使用广泛的、相对的术语——静态和动态——实际上是根据绑定时间划分的。一般提到 “静态”指的是在执行前所发生的动作，“动态”是指在执行时发生的动作。由此，“早绑定”也可称为静态绑定，“晚绑定”称为动态绑定。一般来讲，“静态” 具有执行效率高而灵活性不够的特点，相反，“动态”具有执行效率低但灵活性高的特点，两者是一对相对的术语，是一组对立统一的辨证关系。程序设计语言中有 许多概念都涉及到这两者，如静态类型检查和动态类型检查、静态内存分配和动态内存分配、静态作用域和动态作用域，以及本文所阐述的静态语言和动态语言。