Programmazione II. Lezione 7. Daniele Sgandurra 9/11/2010.

Transcript

1 Programmazione II Lezione 7 Daniele Sgandurra daniele.sgandurra@iit.cnr.it 9/11/2010 1/24 Programmazione II Lezione 7 9/11/2010

2 Sommario 1 Gestione della Memoria 2/24 Programmazione II Lezione 7 9/11/2010

3 Parte I Gestione della Memoria 3/24 Programmazione II Lezione 7 9/11/2010

4 Obiettivi Gestione della Memoria Capire la gestione della memoria nella macchina astratta. Tecniche di gestione della memoria: gestione statica; gestione dinamica. Implementazione dell ambiente e delle regole dello scope. 4/24 Programmazione II Lezione 7 9/11/2010

5 Gestione della Memoria Funzionalità dell interprete associato a una macchina astratta. Allocazione della memoria per i programmi e i dati: disposizione in memoria; per quanto tempo; strutture dati ausiliarie. Macchina astratta di basso livello: gestione statica: dati e programmi in memoria prima dell esecuzione e fino alla fine. Macchina astratta di alto livello: gestione dinamica: allocazione e deallocazione decisa durante l esecuzione: ricorsione: il compilatore non può stabilire un numero massimo di sottoprogrammi attivi; uso di una pila (politica LIFO). allocazione dinamica esplicita: uso dell heap. 5/24 Programmazione II Lezione 7 9/11/2010

6 della Memoria Gestione a cura del compilatore. Tutti gli oggetti in una zona fissata: variabili globali; istruzioni del codice oggetto; costanti; tabelle interne prodotte dal compilatore: gestione nomi; controllo sui tipi; garbage collection. Inoltre, se il linguaggio non prevede ricorsione: zona di memoria fissata per ogni sottoprogramma: variabili locali; parametri; indirizzo di ritorno; informazioni di bookkepping (valore registri, debugging, etc). 6/24 Programmazione II Lezione 7 9/11/2010

7 Linguaggio con Allocazione Statica della Memoria 7/24 Programmazione II Lezione 7 9/11/2010

8 Gestione Dinamica della Memoria Esempio: Per i linguaggi con strutturazione a blocchi dei programmi: in-line; corpi di sottoprogrammi. Apertura e chiusura: politica LIFO: uso di una pila. 1 A : { i n t a = 1 ; 2 i n t b = 0 ; 3 4 B : { i n t c = 3 ; 5 i n t b = 3 ; 6 } 7 b = a+1; 8 } 8/24 Programmazione II Lezione 7 9/11/2010

9 Esempio (1) Gestione della Memoria 9/24 Programmazione II Lezione 7 9/11/2010

10 Esempio (2) Gestione della Memoria 10/24 Programmazione II Lezione 7 9/11/2010

11 Esempio (3) Gestione della Memoria 11/24 Programmazione II Lezione 7 9/11/2010

12 Record di Attivazione Gestione della Memoria Record di attivazione (RdA) o frame: spazio di memoria allocato su pila: blocchi in-line, corpi di sottoprogramma, associati a ogni attivazione (dinamicamente) e non alla dichiarazione (staticamente): valori salvati nel RdA sempre diversi per ogni chiamata. Pila di run-time (o di sistema). Anche per linguaggi senza ricorsione: conviene per ottimizzare l occupazione della memoria rispetto a una politica interamente di tipo statico. 12/24 Programmazione II Lezione 7 9/11/2010

13 Record di Attivazione per Blocchi In-Line Risultati intermedi: calcoli complessi semplificati dal compilatore. Variabili locali: dichiarate nel blocco; dimensioni note a compile-time: eccezione: dimensione array dinamici gestite tramite (parte fissa, parte variabile). Puntatore catena dinamica: detto anche link dinamico o di controllo; punta al precedente RdA sulla pila. necessario date le dimensioni potenzialmente diverse dei RdA. 13/24 Programmazione II Lezione 7 9/11/2010

14 Record di Attivazione per Blocchi In-Line 14/24 Programmazione II Lezione 7 9/11/2010

15 Esempio: Spazio per Risultati Intermedi i n t a = 3 ; b = ( a + x ) / ( x + y ) ; 15/24 Programmazione II Lezione 7 9/11/2010

16 Record di Attivazione per Procedure Risultati intermedi, variabili locali, puntatore di catena dinamica. Puntatore di catena statica: necessario per le regole di scope statico. Indirizzo di ritorno: prima istruzione da eseguire dopo l uscita. Indirizzo del risultato: nel RdA del blocco chiamante; solo nel caso di funzioni. Parametri: valore dei parametri effettivi usati dal sottoprogramma. 16/24 Programmazione II Lezione 7 9/11/2010

17 Record di Attivazione per Procedure Osservazioni: la disposizione effettiva dipende dalle implementazioni; si usano offset per individuare i vari campi: di norma, non compaiono identificatori di variabili (locali e non); il compilatore calcola gli offset. possibili ottimizzazioni: es.: salvataggio di informazioni nei registri anziché nel RdA. 17/24 Programmazione II Lezione 7 9/11/2010

18 Record di Attivazione per Procedure 18/24 Programmazione II Lezione 7 9/11/2010

19 Pila dei Recordi di Attivazione 19/24 Programmazione II Lezione 7 9/11/2010

20 Gestione della Pila Gestione della Memoria Puntatore di RdA (o frame pointer): si riferisce all ambiente corrente. Stack pointer: posizione dell inizio della memoria libera (può essere omesso). Inserimento di un RdA: entrata in un blocco; chiamata di sottoprogramma. Eliminazione di un RdA: uscita dal blocco; uscita da sottoprogramma. 20/24 Programmazione II Lezione 7 9/11/2010

21 Gestione della Pila Gestione della Memoria Fatta sia dal chiamante che dal chiamato: frammenti di codice aggiunto dal compilatore. Nel chiamante (o blocco esterno): sequenza di chiamata: eseguita, in parte, prima della chiamata (entrata); eseguita, in parte, dopo il ritorno dalla chiamata (uscita). Nel chiamato (o blocco interno): prologo: eseguito subito dopo la chiamata (entrata); epilogo: eseguito subito prima del ritorno dalla chiamata (uscita). Preferibilmente, delegare al chiamato: codice aggiunto una sola volta. 21/24 Programmazione II Lezione 7 9/11/2010

22 Gestione della Pila: Azioni Chiamata di procedura (sequenza di chiamata + prologo): modifica del PC; allocazione spazio su pila; modifica puntatore RdA; passaggio parametri; salvataggio registri; esecuzione codice inizializzazione. Ritorno dalla procedura (ritorno controllo di chiamata + epilogo): ripristino del PC; restituzione dei valori (funzioni); ripristino registri (+ modifica puntatore RdA); esecuzione codice finalizzazione; deallocazione spazio su pila. 22/24 Programmazione II Lezione 7 9/11/2010

23 Continua... 23/24 Programmazione II Lezione 7 9/11/2010

24 Riferimenti Gestione della Memoria [1] Linguaggi di programmazione: principi e paradigmi (Cap. 5). Maurizio Gabbrielli, Simone Martini. 24/24 Programmazione II Lezione 7 9/11/2010