8.3. Обстановка выполнения процедур

При вызове процедуры необходимо вносить поправку в стек рабочего времени, чтобы рамка, соответствующая телу процедуры, была немедленно помещена над рамкой, соответствующей блоку, в котором содержится ее описание. Иначе адреса, введенные во время прогона (номер блока, смещение), будут относиться к другой рамке. На практике, чтобы не изменять стек при исключении из него нескольких рамок, можно изменить дисплей. Тогда доступ через него даст изменение стека. Это изменение должно выполняться сразу же после вычисления параметров (рис. 8.7).

До вхождения в процедуру				После вхождения в процедуру
Дисплей Стек				Дисплей Стек

Рис. 8.7. Изменение дисплея при входе в процедуру

Конечно, после выхода из процедуры дисплей должен быть восстановлен.

Один из способов связи между фактическими и формальными параметрами заключается в введении дополнительного уровня (его называют псевдоблоком), в котором вычисляются фактические параметры. По завершению их вычисления рамку стека, соответствующую этому блоку, можно использовать в качестве рамки для тела процедуры после видоизменения дисплея. Это позволяет не прибегать к присвоению параметров.

Очевидно, что входы и выходы из блоков и процедур занимают много времени. Возникает вопрос, нельзя ли сократить время настройки дисплея, особенно для программ с множеством уровней блоков? Один из вариантов решения проблемы состоит в том, чтобы иметь единую рамку для всех значений стека. При этом полностью устраняются все издержки, связанные с выходом из блока и входом в него, но неперекрещивающиеся блоки не смогут пользоваться одной и той же памятью, и, следовательно, в обмен на сэкономленное время получается увеличение объема памяти.

Используя комбинацию рассмотренных вариантов, можно организовать работу компилятора в режиме оптимального времени либо оптимальной памяти.

8.4. «Куча»

В большинстве языков программирования обычная блочная структура обеспечивает высвобождение памяти в порядке, обратном тому, в котором она распределялась. Однако в программах со списками и другими структурами данных, содержащих указатели, часто необходимо сохранять память за пределами того блока, в котором она выделялась. Обычный список можно показать схематически, как на рис. 8.8.

A

E

B

C

D

Рис. 8.8. Список

Каждый список состоит из головной части – литеры или указателя на другой список и хвостовой – указателя на другой список или нулевого списка. Список рис.8.8 можно записать в виде:

.

Скобки употребляются для разграничения списков и подсписков.

Память для любого элемента списка должна выделяться глобально, т.е. на время действия всей программы. Глобальная память не может ориентироваться на стек, поскольку его распределение и перераспределение не соответствует принципу «последним вошел – первым вышел». Обычно для глобальной памяти выделяется специальный участок памяти, называемый «кучей». Компилятор может выделять память и из стека, и из кучи, и в данном случае уместно сделать так, чтобы эти два участка «росли» навстречу друг другу с противоположных сторон запоминающего устройства (рис. 8.9).

СТЕК

КУЧА

Рис. 8.9. Структура распределения памяти

Это значит, что память можно выделять из любого участка до тех пор, пока они не встретятся. Такой метод позволяет лучше использовать имеющийся объем памяти, чем при произвольном ее делении на два участка.

Размер стека увеличивается и уменьшается упорядоченно по мере входа в блоки и выхода из блоков. Размер же кучи может только увеличиваться, если не считать «дыр», которые могут появляться за счет освобождения отдельных участков памяти. Существует две разные концепции регулирования кучи. Одна из них основана на так называемых счетчиках ссылок, а другая – насборке мусора.