运行时存储空间的组织.pptx

第13章 运行时存储空间的组织第一节 程序的存储空间1. 代码空间和数据空间1.1 程序投入运行的必要条件程序要投入运行，必须在内存中分配一定的存储空间，并将程序装入其中，包括： 可运行的代码〔代码空间〕 代码运行的环境〔数据空间〕1.2 代码空间〔C〕内容：线性存放着目标指令序列。当前执行的指令位置由指令指针ip指示。1.3 数据空间〔D〕内容：变量、常数、控制信息、描述符等。 静态分配：在运行前就可确定数据空间的大小, 在编译时刻就能进行的存储分配。 动态分配：运行时才能进行的存储分配。2. 活动记录程序由程序单元〔函数、子程序〕组成，因此程序的数据空间由相应程序单元的数据空间组成。 一个程序单元的数据空间叫做该程序单元的活动记录。 一个程序单元在执行过程中所需要的数据信息、管理信息都是通过它的活动记录来存放的。 一个程序单元的每一次激活，都应在内存中建立相应的活动记录。返回地址动态连接静态连接现场保护参数区变量区2.1 活动记录的内容(1) 返回地址(2) 动态连接(3) 静态连接(4) 现场保护(5) 参数区(6) 变量区2.2 活动记录的特点除了变量存储区外，其余局部存储长度编译时可以确定，所以变量 i 的地址可用下式表示： D + offset(i)其中， D是活动记录的首地址；offset(i)是变量 i 在活动记录中的位移。2.3 变量的类型1) 静态变量编译时可以确定活动记录的首地址D和变量的相对位置offset(i) 。不管在程序单元的哪一次激活中，变量的存储位置均为：D+offset(i)。2) 半静态变量编译时可确定变量i的相对位置offset(i)，单元激活时可确定活动记录的首地址D。那么每一次激活，变量对应一个不同的存储位置：D+offset(i)。3) 半动态变量编译时不能确定变量 i 的相对位置offset(i)，但能确定 i 的存储格式。可在活动记录中为 i 建立一个描述符，用于记录 i 在内存中的存储格式，并在描述符中建立一个指针域，用于记录 i 在运行时的具体存储地址。例：动态数组 int a[1..m]; int b[1..m][1..n];4) 动态变量编译时不能确定变量 i 的相对位置offset(i)，也不能确定 i 的存储格式。即描述符需要到运行时才能确定，因此可在活动记录中为 i 设置两个指针，一个记录运行时描述符的地址，另一个记录运行时 i 的地址。例： 某些语言中类型可变的变量； 某些语言中维数可变的数组。 4. 存储分配模式4.1 静态分配 可用于静态变量的分配，变量与存储区域的绑定关系在编译时便可建立，并完成存储分配； 不允许递归调用，不允许动态数组，不允许动态类型的数据对象。4.2 栈式分配 用栈分配活动记录； 各程序单元之间的调用遵循“后进先出〞模式； 活动记录的建立和撤消也满足“后进先出〞模式； 分配方法：当一个程序单元被激活时, 在栈顶分配其活动记录；当程序单元退出时，在栈顶将其活动记录撤销。例子：某程序中各程序单元的调用顺序为：……P运行P调用QQ调用R……R退出Q退出P退出……...P的活动记录...Q的活动记录...R的活动记录4.3 堆分配由于动态变量的首地址、长度、类型等在编译时无法确定，在执行过程中也可能改变，所以不可能在栈上为这样的对象分配存储区。对于这些变量，必须分配在堆上。例如：C中通过malloc分配的变量；某些语言中的动态变量等。代码静态数据栈堆4.4 存储空间的组织第二节 栈式分配1. 半静态变量的栈式分配1.1 特点 变量及活动记录的长度都可静态确定； 一个程序单元可能被屡次激活，活动记录是在程序单元激活时动态建立，并与代码段建立联系的。1.2 处理方法(1) 设置当前栈指针current，表示当前活动记录的开始位置〔活动记录首地址D〕；(2) 指针free表示数据存储器下一个可用单元；(3) 变量绑定于它在活动记录中的常数位移 i，变量通过current变址访问；(4) A调用B时，在A活动记录的栈顶之上建立B的当前实例的活动记录；(5) 从B返回时，释放其活动记录。1.3 动态连接和动态链 动态连接：A调用B时，B的活动记录中保存的A的活动记录地址。 动态链：由动态连接组成的一个调用链。例：A call E; E call F; F call G; G call F;A...E...F...G...F...1.4 CALL P的翻译(1) D[ free ] := ip + 5〔保存返回地址〕(2) D[free + 1] := current 〔保存current 〕(3) current := free 〔建立新的current〕 (4) free := free + L 〔调整free〕(5) ip := P〔转移到P