第10章 目标程序运行时的组织ppt课件.ppt

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1、从逻辑上看，在代码生成前，编译程序必须进行目标程序运行环境的配置和数据空间的分配。数据空间应包括：用户定义的各种类型的数据对象（变量和常数）所需的存储空间；作为保留中间结果和传递参数的临时工作单元；调用过程时所需的连接单元；组织输入/输出所需的缓冲区。目标代码所占用空间的大小在编译时能确定。有些数据对象所占用的空间也能在编译时确定，其地址可以编译进目标代码中。而有些数据对象具有可变体积和待分配性质，无法在编译时确定存储空间的位置。因此运行时的存储区常常划分成：目标代码区、静态数据区、栈区和堆区，如图10.1。

2、目标代码区code静态数据区static栈Stack堆heap图10.1目标程序运行时存储区的典型划分所谓数据空间的分配，本质上看，是将程序中的每个名字与一个存储位置关联起来，该存储位置用以容纳名字的值。编译程序分配目标程序运行时的数据空间的基本依据是程序语言设计时对程序运行中存储空间的使用和管理办法的规定。在程序设计语言语义学中，使用术语environment表示将一个名字映射到一个存储位置的函数，术语state表示存储位置到值的映射，如图10.2所示。图10.2名字到存储位置、到值的映射编译程序分配目标程

3、序运行时的数据空间的基本依据是程序语言设计时对程序运行中存储空间的使用和管理办法的规定。决定存储管理复杂程度的因素--源语言本身，比如源语言允许的数据类型有多少？语言中允许的数据项是静态确定还是动态确定？程序结构有什么特点，是段结构还是分程序结构？过程定义是否允许嵌套？等等。源语言的结构特点、源语言的数据类型、源语言中决定名字作用域的规则等因素影响存储空间的管理和组织的复杂程度，决定数据空间分配的基本策略。10.1数据空间的三种不同使用方法和管理方法数据空间的使用和管理方法:简单的栈式分配方案嵌套过程的栈式分

4、配方案分程序结构的存储分配方案静态存储分配、动态存储分配——栈式堆式10.1.1静态存储分配如果在编译时能确定目标程序运行中所需的全部的数据空间的大小，编译时安排好目标程序运行时的全部数据空间，确定每个数据对象的存储位置，称这种分配策略为静态存储分配。如C中的静态变量，外部变量等。10.1.2动态存储分配如果一个程序设计语言允许递归过程、允许动态的申请建立和撤消存储空间、可变数组或允许用户自由申请和释放空间，那么，就需要采用动态存储管理技术。因为对于这种程序在编译时无法知道它在运行时需要多大的存储空间，它所需

5、要的数据空间的大小需待程序运行时动态地确定。若一个数组所需的存储空间的大小在编译时就已知道，则称它为确定（静态）数组，否则称为可变（动态）数组。10.1.2.1栈式动态存储分配这种分配策略是将整个程序的数据空间设计为一个栈。在具有递归结构的语言程序中，每当调用一个过程时，它所需的数据空间就分配在栈顶，每当过程工作结束时就释放这部分空间。过程所需的数据空间包括两部分：生存期在本过程这次活动中的数据对象；用以管理过程活动的记录信息。栈式动态存储分配策略适用于PASCAL，C，ALGOL之类具有递归结构的语言的实现

6、。10.1.2.2堆式动态存储分配如果一个程序语言提供用户自由地申请数据空间和退还数据空间的机制，或者不仅有过程而且有进程的程序结构，一般用堆式的动态存储分配方案。如Ｃ++中的new，delete，PASCAL的new，等机制。此时,空间的使用未必服从“先申请后释放，后申请先释放”的原则，那么栈式的动态分配方案就不适用了。通常使用一种称为堆式的动态存储分配方案。这种分配方式的存储管理技术甚为复杂，我们这里举出这种分配方法必须考虑的几个问题。堆式的动态存储分配策略:当运行程序要求一块体积为N的空同时，我们应该分

7、配哪一块给它呢？理论上说，应从比N稍大一点的一个空闲块中取出N个单元，以便使大的空闲块派更大的用场。但这种做法较麻烦。因此，常常仍采用“先碰上哪块比N大就从其中分出N个单元”的原则。但不论采用什么原则，整个大存区在一定时间之后必然会变成零碎不堪。总有一个时候会出现异样的情形：运行程序要求一块体积为N的空间，但发现没有比N大的空闲块了，然而所有空闲块的总和却要比N大得多！出现这种情形时怎么办呢？这是一个比前面的问题难得多的问题。解决办法似乎很简单，这就是，把所有空闲块连接在一起，形成一片可分配的连续空间。这里主

8、要问题是，我们必须调整运行程序对各占用块的全部引用点。堆式的动态存储分配策略:另外，如果运行程序要求一块体积为N的空间，但所有空闲块的总和也不够N，那又应怎么办呢？有的管理系统采用一种叫做垃圾回收的办法来对付这种局面。即寻找那些运行程序业己无用但尚未释放在占用块，或者那些行程序目前很少使用的占用块，把这此占用块收回来，重新分配。但是，我们如何知道哪些块运行时在使用或者目前很少使用呢？即便知道了，一经