第7章-运行时的存储组织与分配要点课件.ppt
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1、1 1北京林业大学信息学院北京林业大学信息学院2022年12月16日第第7 7章运行时的存储组织与分配章运行时的存储组织与分配1.1.要求明确静态存储分配和动态存储分配的含义要求明确静态存储分配和动态存储分配的含义2.明确明确活动记录的含义及组成活动记录的含义及组成3.3.掌握掌握C/C+C/C+和和JAVAJAVA的存储分配策略的存储分配策略4.4.掌握掌握PL/0PL/0的存储分配策略的存储分配策略教学目标教学目标2 2北京林业大学信息学院北京林业大学信息学院2022年12月16日S.PO.P语义分析、生成中间代码语义分析、生成中间代码生成目标程序生成目标程序代码优化代码优化语法分析程序语
2、法分析程序词法分析程序词法分析程序错错误误处处理理符符号号表表管管理理编译程序在编译阶段要为源程序中出现的变量、常量等组编译程序在编译阶段要为源程序中出现的变量、常量等组织好在织好在运行阶段的存储空间运行阶段的存储空间将这种组织形式通过生成的将这种组织形式通过生成的目标代码目标代码体现出来体现出来为运行阶段实现存储为运行阶段实现存储奠定基础奠定基础3 3北京林业大学信息学院北京林业大学信息学院2022年12月16日 7.1 7.1 存储组织概述存储组织概述 7.2 7.2 静态存储分配静态存储分配 7.3 7.3 栈式动态存储分配栈式动态存储分配 7.4 7.4 堆式动态存储分配堆式动态存储分
3、配 7.5 PL/07.5 PL/0编译程序目标代码解释执行时的存储分配编译程序目标代码解释执行时的存储分配 教学内容教学内容4 4北京林业大学信息学院北京林业大学信息学院2022年12月16日7.17.1存储组织概述存储组织概述运行时存储空间的划分运行时存储空间的划分代码空间代码空间数据空间数据空间目标代码空间目标代码空间静态数据空间静态数据空间栈栈自由空间自由空间 堆堆5 5北京林业大学信息学院北京林业大学信息学院2022年12月16日过程的活动和活动记录过程的活动和活动记录 一个过程的一个过程的活动:活动:该过程的一次执行。该过程的一次执行。即每次执行一个过程体,就产生该过程的即每次执行
4、一个过程体,就产生该过程的一个活动。一个活动。活动记录活动记录:为了管理过程在一次执行中所:为了管理过程在一次执行中所需要的信息,使用一段连续的存储区需要的信息,使用一段连续的存储区 6 6北京林业大学信息学院北京林业大学信息学院2022年12月16日活动记录的结构活动记录的结构 7 7北京林业大学信息学院北京林业大学信息学院2022年12月16日7.27.2静态存储分配静态存储分配 在在编译阶段编译阶段由由编译程序编译程序实现对存储空间的实现对存储空间的管理,为源程序中的变量分配存储单元。管理,为源程序中的变量分配存储单元。(如看电影)(如看电影)条件条件在在编译时能够确定编译时能够确定变量
5、在运行时的数据空间大小变量在运行时的数据空间大小运行时不改变运行时不改变8 8北京林业大学信息学院北京林业大学信息学院2022年12月16日FORTRAN程序的静态分配程序的静态分配 9 9北京林业大学信息学院北京林业大学信息学院2022年12月16日动态存储分配动态存储分配 在目标程序在目标程序运行阶段运行阶段由由目标程序目标程序实现对存实现对存储空间的组织与管理,为源程序中的变量分储空间的组织与管理,为源程序中的变量分配存储单元配存储单元特点特点 在目标程序在目标程序运行时进行分配运行时进行分配 编译时为运行阶段编译时为运行阶段设计好存储组织形式设计好存储组织形式,即为每个,即为每个数据项
6、安排好它在数据区中的数据项安排好它在数据区中的相对位置相对位置C语言引用语言引用sizeof进行计算时,是在编译阶段完成进行计算时,是在编译阶段完成的,还是在运行阶段完成的?的,还是在运行阶段完成的?(如开大会)(如开大会)1010北京林业大学信息学院北京林业大学信息学院2022年12月16日7.37.3栈式动态存储分配栈式动态存储分配 变量生存期具有嵌套特性,即变量生存期具有嵌套特性,即后进先出后进先出的特性(如递归)的特性(如递归)进入时:进入时:在栈顶为其分配一个数据区在栈顶为其分配一个数据区退出时退出时:撤消过程数据区:撤消过程数据区1111北京林业大学信息学院北京林业大学信息学院20
7、22年12月16日练习练习下面程序的运行结果是什么?如果把第下面程序的运行结果是什么?如果把第6行的行的(i+1)*fact()改改成成fact()*(i+1)的话,则程序的运行结果是有什么变化?试分析的话,则程序的运行结果是有什么变化?试分析为什么会有这两种不同的结果。为什么会有这两种不同的结果。int fact()static int i=5;if(i=0)return 1;else i-;return(i+1)*fact();/第第6行行 main()printf(factor of 5!=%dn,fact();1212北京林业大学信息学院北京林业大学信息学院2022年12月16日7.4
8、7.4堆式动态存储分配堆式动态存储分配 变量生存期具有变量生存期具有随机交叉随机交叉特性,即非后进先出的特性(如程序特性,即非后进先出的特性(如程序运行时动态申请存储空间)运行时动态申请存储空间)给运行的程序划分一个大的存储区给运行的程序划分一个大的存储区(称为称为堆堆)每当每当需要时可从堆中分得一块需要时可从堆中分得一块用完之后再退还给堆用完之后再退还给堆1313北京林业大学信息学院北京林业大学信息学院2022年12月16日C/C+三种不同内存分配策略比较三种不同内存分配策略比较1414北京林业大学信息学院北京林业大学信息学院2022年12月16日 程序运行前程序运行前,有些编程语言有些编程
9、语言(C+)(C+)编写的程序会直接编写的程序会直接向操作系统请求内存,但向操作系统请求内存,但 Java Java 并不支持那么做并不支持那么做 这样做的一个重要优点是保证了程序的这样做的一个重要优点是保证了程序的平台无关性平台无关性 JavaJava是由是由 JVM JVM 完成完成申请内存的操作申请内存的操作 当当程序准备执行程序准备执行时,由时,由JVM JVM 向操作系统请求一定的向操作系统请求一定的内存空间,称为初始内存空间内存空间,称为初始内存空间 程序执行过程中所需的内存都由程序执行过程中所需的内存都由Java Java 虚拟机从这片虚拟机从这片内存空间中划分。内存空间中划分。
10、JavaJava内存分配策略内存分配策略1515北京林业大学信息学院北京林业大学信息学院2022年12月16日程序运行前程序运行前:JavaJava内存分配策略内存分配策略1616北京林业大学信息学院北京林业大学信息学院2022年12月16日程序运行程序运行中:中:JavaJava内存分配策略内存分配策略1717北京林业大学信息学院北京林业大学信息学院2022年12月16日(1 1)方法区:类的结构、静态成员)方法区:类的结构、静态成员(2 2)堆:对象属性的值)堆:对象属性的值(3 3)栈:变量(包括基本类型和引用类型)栈:变量(包括基本类型和引用类型)JavaJava内存分配策略内存分配策
11、略1818北京林业大学信息学院北京林业大学信息学院2022年12月16日方法区方法区堆堆栈栈1919北京林业大学信息学院北京林业大学信息学院2022年12月16日(1 1)方法区方法区:类结构类结构(属性和方法)、静态成员(属性和方法)、静态成员2020北京林业大学信息学院北京林业大学信息学院2022年12月16日(2 2)堆:对象属性的值)堆:对象属性的值2121北京林业大学信息学院北京林业大学信息学院2022年12月16日(3 3)栈:变量(基本类型变量和引用类型变量)栈:变量(基本类型变量和引用类型变量)p与与C/C+不同,不同,Java中中所有对象的存储空间所有对象的存储空间都是在堆中
12、分配都是在堆中分配的,但是这个对象的引用却是的,但是这个对象的引用却是在在栈栈中分配中分配p也就是说在建立一个对象时从也就是说在建立一个对象时从两个地方两个地方都分都分配内存,在配内存,在堆堆中分配的内存实际建立这个对象,中分配的内存实际建立这个对象,而在而在栈栈中分配的内存只是一个指向这个堆对象中分配的内存只是一个指向这个堆对象的的引用引用2222北京林业大学信息学院北京林业大学信息学院2022年12月16日生成了生成了2 2部分的内存区域部分的内存区域:1 1)stu1stu1这个这个引用变量引用变量,是方法内的变量,放到,是方法内的变量,放到栈栈里里 2)2)真正真正StudentStu
13、dent类的类的实例对象实例对象,放到,放到堆堆里里方法结束后方法结束后,对应栈中的变量马上回收,但是堆中对应栈中的变量马上回收,但是堆中的对象要等到的对象要等到GCGC来回收来回收例如:例如:Student stu1=new Student();自动垃圾回收器自动垃圾回收器 2323北京林业大学信息学院北京林业大学信息学院2022年12月16日Garbage Collector(GC)p清除内存垃圾清除内存垃圾p保障堆的内存分配和其他语言中栈的内存分配一样快保障堆的内存分配和其他语言中栈的内存分配一样快 在栈在栈(也有可能在静态存储区也有可能在静态存储区)找到一个对象找到一个对象的引用的引用
14、,GC将它从堆的一个块中将它从堆的一个块中移到移到另外另外块中,并将它们一个挨一个的块中,并将它们一个挨一个的排列起来排列起来,模模拟出了一个拟出了一个栈的结构栈的结构,但不是先进后出的,但不是先进后出的分配,而是可以分配,而是可以任意分配任意分配的的2424北京林业大学信息学院北京林业大学信息学院2022年12月16日总结:总结:JAVA三种不同内存分配策略比较三种不同内存分配策略比较(1 1)方法区:存放类的结构(包括类的属性和方法)方法区:存放类的结构(包括类的属性和方法)及静态成员及静态成员(2 2)堆:存放所有)堆:存放所有类的实例(即类的实例(即对象属性的值对象属性的值)及数)及数
15、组组(3 3)栈:存放变量(包括基本类型和引用类型),)栈:存放变量(包括基本类型和引用类型),JVM为每个新创建的为每个新创建的线程都分配一个栈,线程都分配一个栈,栈以栈以帧帧(活动活动记录记录)为单位为单位保存线程的状态,当线程保存线程的状态,当线程激活一个激活一个Java方方法法,JVM就会在栈里新压入一个帧,存放局部变量、方就会在栈里新压入一个帧,存放局部变量、方法出口等,方法结束后从栈里弹出一个帧。法出口等,方法结束后从栈里弹出一个帧。2525北京林业大学信息学院北京林业大学信息学院2022年12月16日.NET 框架VB 应用程应用程序序Visual C#应应用程序用程序Visua
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