Управление памятью

Глава 10. Управление памятью

В главе 9 мы обсуждали стековую структуру управления подпрограммами. Но в большинстве языков также имеется возможность динамически выделять и освобождать память для объектов данных некоторым произвольным образом. Говорят, что для таких объектов память выделяется из кучи. Во многих реализациях стек начинается с одного конца памяти компьютера, а куча — с другого. Если эти две структуры — стек и куча — когда-либо встречаются, то программе не хватает памяти и она останавливается. В этой главе мы обсудим различные методы управления кучей, обусловленные требованиями, предъявляемыми к языку программирования. Управление памятью для хранения данных является одной из основных забот программиста, разработчика языка и разработчика транслятора. В этой главе рассматриваются различные проблемы и методы управления памятью.

В типичных языках мы находим множество особенностей или ограничений, которые можно объяснить только желанием разработчиков применить тот или иной метод управления памятью. Рассмотрим, например, язык FORTRAN, в котором запрещаются рекурсивные вызовы подпрограмм. Рекурсивные вызовы можно было бы допустить в FORTRAN, даже не меняя его синтаксис, но реализация таких вызовов потребовала бы наличия стека точек возврата во время выполнения, а эта структура данных требует динамического управления памятью. FORTRAN, в котором запрещен рекурсивный вызов подпрограмм, может быть реализован с использованием только статического управления памятью. Огромная разница между последним стандартом этого языка, FORTRAN 90, и предыдущими версиями заключается как раз в том, что в FORTRAN 90 допускается (в ограниченном объеме) динамическое распределение памяти. Pascal был специально разработан таким образом, чтобы управление памятью основывалось на использовании стеков, LISP — чтобы допускался сбор мусора и т. д.

Несмотря на то что при разработке каждого языка обычно предполагается применение определенного метода управления памятью, детали механизмов управления, их представление в аппаратуре и программном обеспечении являются задачами разработчика транслятора языка. Например, хотя LISP позволяет использовать в качестве основы для управления памятью список свободного пространства и сбор мусора, однако существует несколько различных методов сбора мусора, из которых разработчик транслятора должен выбрать наиболее подходящий с учетом доступной аппаратуры и программного обеспечения компьютера.

К управлению памятью имеет отношение и программист, который должен при разработке программ наиболее эффективно использовать память, но у него чаще всего

460

Глава 10. Управление памятью