Виды областей памяти. Статическое и динамическое связывание Глобальная и локальная память

Глобальная область памяти - это область памяти, которая выделяется один раз при инициализации результирующей программы и действует все время выполнения результирующей программы.

Как правило, глобальная область памяти может быть доступна из любой части исходной программы, но многие языки программирования позволяют налагать синтаксические и семантические ограничения на доступность даже для глобальных областей памяти. При этом сами области памяти и связанные с ними лексические единицы остаются глобальными, ограничения налагаются только на возможность их использования в тексте исходной программы (и эти ограничения, в принципе, возможно обойти).

Локальная область памяти — это область памяти, которая выделяется в начале выполнения некоторого фрагмента результирующей программы (блока, функции, процедуры или оператора) и может быть освобождена по завершении выполнения данного фрагмента.

Доступ к локальной области памяти всегда запрещен за пределами того фрагмента программы, в котором она выделяется. Это определяется как синтаксическими и семантическими правилами языка, так и кодом результирующей программы. Даже если удастся обойти ограничения, налагаемые входным языком, использование таких областей памяти вне их области видимости приведет к катастрофическим последствиям для результирующей программы.

Распределение памяти на локальные и глобальные области целиком определяется семантикой языка исходной программы. Только зная смысл синтаксических конструкций исходного языка можно четко сказать, какая из них будет отнесена в глобальную область памяти, а какая — в локальную.

Рассмотрим для примера фрагмент текста модуля программы на языке Pascal:

...

const

    Global_1 = 1;

    Global_2 : integer = 2;

var

    Global_I : integer;

...

function Test (Param: integer): pointer;

const

    Local_1 = 1;

    Local_2 : integer = 2;

var

    Local_I : integer;

begin

  ...

end;

Согласно семантике языка Pascal, переменная Global_I является глобальной переменной языка и размещается в глобальной области памяти, константа Global_1 также является глобальной, но язык не требует, чтобы компилятор обязательно размещал ее в памяти — значение константы может быть непосредственно подставлено в код результирующей программы там, где она используется. Типизированная константа Global_2 является глобальной, но в отличие от константы Global_1, семантика языка предполагает, что эта константа обязательно будет размещена в памяти, а не в коде программы. Доступность идентификаторов Global_I, Global_2 и Global_1 из других модулей зависит от того, где и как они описаны. Например, для компилятора Borland Pascal переменные и константы, описанные в заголовке модулей, доступны из других модулей программы, а переменные и константы, описанные в теле модулей, недоступны, хотя и те и другие являются глобальными.

Параметр Param функции Test, переменная Local_I и константа Local_1 являются локальными элементами этой функции. Они не доступны вне пределов данной функции и располагаются в локальной области памяти. Типизированная константа Local_2 представляет собой очень интересный элемент программы. С одной стороны, она не доступна вне пределов функции Test и потому является ее локальным элементом. С другой стороны, как типизированная константа она будет располагаться в глобальной области памяти, хотя ниоткуда извне не может быть доступна (аналогичными конструкциями языка C, например, являются локальные переменные функций, описанные как static).

Семантические особенности языка должны учитывать создатели компилятора, когда разрабатывают модуль распределения памяти. Безусловно, это должен знать и разработчик исходной программы, чтобы не допускать семантических (смысловых) ошибок — этот тип ошибок сложнее всего поддается обнаружению.