M1750 ADA生成的ALI信息剖析

摘要：Ali文件是Ada编译工具生成的文本文件。该文对M1750 Ada编译器所生成的Ali文件作了具体的分析，并介绍了用于Ali分析的工具和Ali的应用，旨在供从事Ada编译器研究和Ada语言编码的工作者参考。

关键词：Ali文件；Ada语言；工程管理；交互引用信息

中图分类号：TP312文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)28-0117-02

Analysis of ALI Information Generated by M1750 ADA

HE Yan-bo, ZHU Hong-ming, GUO Yong, ZHU Ye

(SAST-Tongji Spaceflight Embedded Computing Lab,School of Software Engineering,Tongji University,Shanghai 201804,China)

Abstract: Ali file is a text file generated by M1750 Ada.This paper analyzes the Ali file, and introduces tools for the analysis of Ali file and Ali's application, in order to provide help for those who are engaging in ada complier researching and coding in ada.

Key words: ali file; ada language; project manager; cross-reference

1 引言

Ada程序设计语言由美国国防部发起研制,目的是为了统一美军使用的计算机语言，以克服软件危机以及软件费用的急剧增长。Ada是世界上唯一一个由政府组织的统一的标准语言。1992年Ada成为我国的国军标语言。Ada语言应用的领域要求它的编译系统必须非常高效而且准确。M1750 Ada是xgc公司受欧洲太空局委托开发的一个商用的遵循GNU公共授权的开源软件，M1750 Ada基于GCC-1750开发，它受到了欧洲太空局的资助。该编译器目前在航空航天领域广泛应用。

相比对c语言的编译，M1750 Ada对Ada的编译另外产生了一个扩展名为ali的文件。本文将对M1750 Ada所生成的ali文件作出具体的分析。

2 Ali文件的生成

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图1 ada代码的编译过程

ada代码的编译可以由gnatmake命令完成，但实质上gnatmake的编译过程分为三步。如图1所示，由编译器（gcc）把Ada语言源代码（‘.adb‘和‘.ads’）编译成目标文件(‘.o’)和扩展名为ali的文件，绑定器（gnatbind）分析ali文件而后进行绑定，链接器（gnatlink）分析ali文件并链接所有的目标文件和有关的库文件最终生成可执行目标文件。

一个Ada程序是编译单元的集合。每一个编译单元在编译期间实际上产生两个输出文件，第一个以.o为扩展名的文件是一个一般的二进制文件，第二个是一个包括全部依赖信息的文本文件。它的文件名字和源文件一样但以.ali为扩展名，这个文件被称为Ada Library Information (ALI)File。

3 Ali文件的内容

每个ALI文件包括以下信息：

1) 版本信息（指明编译本单元的GNAT版本）；

2) 主程序信息（包括优先级、时间片设置和编译期间使用的宽字符解码）；

3) gcc编译本单元使用的选项列表；

4) 本单元的属性，包括pragmas设置、编译是否成功、使用的异常模式等；

5) 应用在本单元的相关约束检查列表；

6) 分类信息；

7) with的单元；

8) 使用在本单元的链接器的选项的编译指示；

9) 本单元的版本属性；

10) 依赖信息，它是一个文件列表，包括时间戳和校验信息；

11) 交互引用信息。

4 基于ali文件的Ada工程管理

在源代码工程管理中，每次源代码修改之后，所有被修改的文件必须被重新编译。Ada的依赖规则是非常复杂的，特别是过载、use语言、类属和inline子程序。gnatmake自动的执行所有需要重新编译的源代码、重新bind和重新link。

如果目标文件相关的Ali文件存在并且它的以前的时间戳和所有的源代码（在Ali文件依赖节中列出的）的时间戳吻合，那么该目标文件被认为“up to date”。也就是说除非源代码本身或者任何依赖文件被修改，否则没有必要重新编译这个文件。

gnatmake首先检查指定的主单元是否“up to date”。如果成立，则不需要编译主单元。如果不成立，gnatmake编译主程序从而建立一个新的对应于最新源代码的Ali文件。然后检查Ali文件的主单元以找出所有主程序所依赖的源代码，gnatmake循环的对所有的文件实施上面的步骤。

5 Ali中的交互引用信息

在所有的信息中交互引用信息内容最为复杂，交互引用信息说明了在源代码中被声明和引用的标识符。值得注意的是标准库里的标识符的信息并不完整。在ALI文件中交互引用节紧跟着依赖节。

我们定义交互引用节为section，交互引用节开头的header,则每一个交互引用节用yacc语法描述如下：

entity :line type col level entity renameref typeref refs;

entities : entity

| entity '\n' entities ;

section： header '\n' entities ;

5.1 header的格式

Xdependency-numberfilename

根据依赖文件列表为每一个源文件进行编号。

比如：X 1 main.adb。

5.2 entity的详细说明

基本格式如下：

line type col level entity renameref typeref refs

1) line表示行号；

2) col表示列号；

3) type表示所属类型(见表1)；

4) level如果为*号则表明该标识对外部是可见的（外部可以引用），如果为空格则标识不可见；

5) entity表示标识名字；

6) typeref表示引用方式(见表2)；

7) refs表示该单元的详细说明，它的格式为：

file ’|’ line type col [...]

8) file为文件的数字代号，如果所在文件为交互引用节开头的文件则“file|” 省略；

9) refs的type类型(见表3)。

6 Gnat Lib版本

Ali的格式依赖于gnat lib的版本，M1750 Ada编译器Gnat Lib的版本为3.14 。这是一个比较老的版本，gnat最新的gnat lib的版本为2007。3.14版本的gnat lib中和最新版本存在比较的差异值得特别注意,比如函数参数和record内定义的对象不做特殊的说明而只作为普通的对象处理，Ada高级属性并未得到清晰的表示等。

7 Ali分析和扩展应用

除非加上-gnatx选项，编译器会产生交互引用信息。 M1750 Ada工具链中gnatxref和gnatfind这两个工具用于分析交互引用信息。在使用这两个工具之前，编译必须是成功的，这样GNAT才可以生成交互引用信息。这两个工具利用分析交互引用信息以方便用户定位一个标识符的声明和引用的位置。这两个工具非常相似，区别在于gnatfind目的在于根据特定规则查找特定的标识符，而gnatxref目的在于生成完整的交互引用信息报告。

由于Ali中交互引用信息说明了在源代码中被声明和引用的标识符的位置，那么可以通过分析ali文件获得源码的大纲，该技术可以应用于开发Ada集成开发环境中源码大纲视图。Linux下Vi的“tags”用的就是这个方法，只要执行“gnatxref Cv”即可得到所需数据。

如图2所示，通过对经过补充的交互引用信息进行分析即可获得详细的Ada源代码的程序结构，所得的信息可以作为Ada代码静态分析的数据基础。

图2 基于ali信息的ada代码静态分析系统框架

8 结束语

Ali文件是Ada源代码工程管理的基础， Ali文件的交互引用信息可以用于对Ada源代码的分析。Ali信息也可以用于Ada代码大纲解析和Ada语言的静态分析。该文对xgc公司的M1750 Ada所生成的Ali文件作了具体的剖析。由于Ada语言在军事和航空航天领域的广泛应用，对Ada编译器的研究有着重要的意义。

参考文献：

[1] Ada Core Technologies,Inc[EB/OL]..

[2] 陈洁,李芳华.Ada语言在星载软件上的应用[J].上海航天,2002(4):48-52.

[3] Ada Core Technologies[M/OL].GNAT User's Guide for Unix,2002.

[4] Free Software Foundation[M/OL].GNAT Reference Manual,2002.

[5] 姚飞.基于C/C++的1750A软件开发初探[J].上海航天.2002,19(2):40-46.

[6] XGC Software[M/CD].XGC User's Guide,2001.

[7] XGC Software[M/CD].M1750 Ada Technical Summary,2003.