第九章 存储空间结构课件.pptVIP

第九章 运行时存储空间组织与管理 9.1 引言 9.2 运行时存储空间的结构 9.3 几种存储管理策略 9.4 过程活动记录AR和栈 9.5 变量访问环境 9.1 引言 9.1 引言 为什么要进行存储空间管理 程序执行过程中要访问数据(局部数据、全局数据) 记录过程/函数调用的控制信息(返回地址、返回值、寄存器状态等) 谁进行管理 尽管数据访问和过程/函数调用都发生在目标代码运行时，但编译程序要生成管理存储空间的目标代码 怎么管理 具体来讲分别在四元式(CALL,…)、(ENTRY,…)、(ENDFUNC,…)翻译成目标代码时，增加一些管理指令。 9.2 运行时的存储空间结构 目标程序生成之前，编译程序要向操作系统申请一块存储区，用于容纳生成的目标代码及其运行所需的数据空间。 9.3 几种存储管理策略 完全静态分配策略 编译时对所有数据对象分配固定的存储单元，且在运行时始终保持不变。 栈式动态分配 在运行时把存储器作为一个栈进行管理，运行时，每当调用一个过程，它所需要的存储空间就动态地分配于栈顶，一旦退出该过程，它所占空间就予以释放。 完全动态分配 在运行时把存储器组织成堆结构。 静态存储分配策略 如果所有的数据对象在程序执行过程中，地址都是固定的，则可以都分配到静态区中 对程序设计语言的要求： 没有指针； 没有动态分配(如C语言中的动态数组)； 没有过程/函数的递归； 完全动态的存储分配 程序执行所需空间全部动态分配，将内存按照堆进行管理 释放空间方法： 显式释放：delete(p) 或 free(p) 隐式释放： 单指针释放 计数释放法 标记释放法 分配空间方法： 最佳符合法；首次优先法；循环首次优先法 栈式动态存储分配策略 主要思想： 每当函数被调用时，函数的局部数据所需空间被分配到栈顶，每当退出函数时，释放掉本次调用为其分配的空间； 不能存储： 值的生命周期长于过程的变量，如静态变量； 动态申请空间的变量，如指针； 几种存储管理方式的比较 管理的复杂程度 静态：简单，易造成空间浪费 动态：复杂，代价高，但节省空间 栈式：节省空间，一定管理 适合的分配对象 静态：适合全程变量、静态变量、常量、表 动态：适合指针 栈式：适合允许递归的语言 9.4 过程活动记录(Activation Record)和栈 过程活动记录(AR): 每当过程/函数被调用时，为其分配的局部空间的一种统一结构。 存放在栈区的一段连续的存储单元中，由目标程序进行管理。 是过程一次活动的一个现场记录。 栈区的组织 AR链或动态链 程序运行时,每调用一个函数,就要为其分配一段连续空间,用于存放该函数运行时的各种信息(过程活动记录AR),函数运行结束返回时,其活动记录就要释放掉; 在当前AR中保存下一个AR首地址,这样形成了一个链表; Current AR:当前栈顶的AR; Current Function:当前AR对应的函数; 活动记录的详细结构 AR中每一项的详细解释 sp:指向当前AR空间的首地址;(寄存器) 动态链地址: 动态链地址对应的就是当前函数的调用函数的AR首地址; 返回地址: 保存本函数执行结束后应返回的代码地址; 即当前函数调用的下一条代码的地址; 活动记录长度:当前活动记录的空间大小; 过程层次:本函数的层数; AR中每一项的详细解释 寄存器状态:保存在函数调用之前的所有寄存器的值; 返回值:保存函数的返回值; 访问环境: 保存相关信息,方便确定变量的存储地址; 对于C语言来讲,可以不用(因为层数最大为1); 形参变量区:存放参数的值的空间; 局部变量区:存放局部变量的值的空间; 临时变量区:存放临时变量的值的空间; AR的例子 活动记录的管理 Who? 目标代码完成AR的管理; When? 函数调用时: f(e1, …, en) 函数返回时：return How? 调用时--活动记录的填写 返回时--活动记录的释放 活动记录的填写 对应实际函数调用 四元式包括 (VALACT, result, offset, size) (CALL, f, true, t) 需要做的事情 将实参放到对应的形参单元中; 将t(返回值应存放的变量)的地址存放在返回值单元; 把sp的值放到动态链地址单元; 填写层数; (可能不一定需要) 保存返回地址(当前目标代码地址); 保存变量访问环境;(可能不一定需要) 保存AR长度size; (可能不一定需要) 改变sp的值; 转向f 的入口地址; 活动记录的填写 对应形参函数调用 四元式包括 (VALACT, result, offset, size) (CALL, f, fal