2812

Структура программы и модификаторы типа указателей в ОС MS-DOS

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Лекция. Структура программы и модификаторы типа указателей в ОС MS-DOS В общем виде программа на языке C состоит из директив препроцессора, объявлений и определений объектов, команд, которые могут быть записаны как в одном, так и в нескольких моду...

Русский

2012-10-19

53.5 KB

4 чел.

Лекция 13

Структура программы и модификаторы типа указателей в ОС MS-DOS

В общем виде программа на языке C состоит из директив препроцессора, объявлений и определений объектов, команд, которые могут быть записаны как в одном, так и в нескольких модулях. В последнем случае при сборке программы создаётся файл проекта, в котором указываются имена всех входящих в проект файлов. Обязательно наличие одной и только одной функции main() в одном из файлов с исходными текстами. Функция main() задаёт точку входа в программу – с этой функции начинается и ей же заканчивается выполнение программы (в общем случае программа может быть завершена использованием системных функций завершения независимо от окончания функции main()).

Загрузочный модуль (типа .exe) ОС MS-DOS имеет структуру, показанную на рисунке 1.

Рис.1

Секция кода – содержит код программы (функции программиста и библиотечные функции).

Секция данных – содержит инициализируемые данные (глобальные и статические переменные) и неинициализируемые данные (константы).

Стек – используется для хранения автоматических объектов, передачи параметров и сохранения адреса возврата при вызове функции.

Ближняя куча (near heap) –динамически выделенная память.

Свободная память – память, не используемая программой.

После загрузки программы на исполнение положение и границы секций кода и данных фиксированы, начало кучи и стека (начало стека располагается снизу, а не сверху) также фиксированы, а их границы изменяются в процессе выполнения в зависимости от действий программы (направление увеличения их размеров показано стрелкой).

Регистр процессора – это ячейка памяти внутри процессора. Процессоры x86 для адресации в реальном режиме работы используют 4 сегментных регистра: CS (регистр кода, по нему происходит адресация кода программы), DS (регистр данных, по нему происходит адресация данных), SS (регистр стека, по нему производится адресация стека) и ES (дополнительный регистр, как правило дублирует регистр данных). Регистр указывает на определённый адрес в памяти, из которого можно обращаться к 64K (размер одного сегмента) ячейкам памяти по смещению относительно сегментного регистра (чтобы адресоваться к ячейкам памяти, лежащим за пределами доступных 64K, необходимо изменять значение сегментного регистра, что при программировании на языке C явно делать крайне нежелательно). Указатель называется ближним (near), если он содержит только значение смещения (сегментный адрес берётся из соответствующего сегментного регистра), данный указатель может адресоваться к 64K ячейкам памяти. Указатель называется дальним (far), если он содержит и сегментный адрес, и смещение относительно сегментного адреса, данный указатель может адресоваться к 1M ячейкам памяти. Указатель может быть указателем типа huge. Отличие указателей типа far от указателей типа huge состоит в том, что при выполнении арифметических операций с указателем типа far изменяется только смещение, сегментная часть остается постоянной, и указатель типа far может адресоваться только к 64K ячейкам памяти, чтобы его сместить, необходимо в программе явно изменять сегментную часть (проводить нормализацию), а при выполнении арифметических операций с указателями типа huge изменяться также будет и сегментная часть, поэтому можно адресоваться к любой ячейке в пределах 1M, такой указатель хранится в памяти в нормализованном виде.

Длину указателя определяет специальный модификатор (near, far или huge), используемый при объявлении указателя.

Следует учитывать, что одна ячейка памяти – это один байт. Если указатель указывает на объект, размер которого отличен от 1 байта, то в пределах одного сегмента указатель может обращаться не к 64K элементам, а к 64K/(размер типа) элементам. Например, указатель типа float в пределах сегмента будет обращаться к 64K/4=16K элементам, которые будут занимать 64K ячеек памяти.

Пример 1

float near *f;

int far *i;

char huge *c;

Модели памяти.

Особенности операционной системы MS-DOS требуют дополнительных уточнений относительно распределения памяти ЭВМ. Для этого определяются 6 моделей памяти.

Модель TINY.

Общий объём памяти для кода, данных и стека – 64K. Все указатели – ближние.

Модель SMALL.

Общий объём памяти для кода – 64K, для данных и стека – 64K. Все указатели по умолчанию – ближние, но для данных могут использоваться и дальние указатели. Начиная с этой модели в программе появляется возможность использования дальней кучи (far heap) для динамического использования памяти. К дальней куче могут обращаться только дальние указатели.

Модель MEDIUM.

Рекомендуется для больших программ с малым количеством статических данных. Общий объём памяти для кода каждого модуля – 64K, для данных и стека – 64K. Указатели данных по умолчанию – ближние, указатели функций по умолчанию – дальние.

Модель COMPACT.

Рекомендуется в случае с малым объёмом кода, но большим объёмом данных. Общий объём памяти для кода – 64K, для данных – 64K, для стека – 64K. Указатели данных по умолчанию – дальние, указатели функций по умолчанию – ближние. Начиная с этой модели отсутствует ближняя куча.

Модель LARGE.

Общий объём памяти для кода каждого модуля – 64K, для данных – 64K, для стека – 64K. Все указатели – дальние.

Модель HUGE.

Общий объём памяти для кода каждого модуля – 64K, для данных каждого модуля – 64K, для стека – 64K. Все указатели – дальние.

Данные модели памяти используются в среде Borland C++ 3.1 для ОС MS-DOS. Установка модели осуществляется в диалоговом окне Code Generation, вызываемом командой меню Options>Compiler>Code Generation.

Динамическое распределение памяти

Динамическое распределение памяти используется для выделения памяти для хранения данных в процессе работы программы, когда общий объём данных и сами данные на этапе написания программы не известны, а становятся известны лишь на этапе выполнения программы. Динамическое распределение памяти позволяет получить необходимый объём памяти для ближней или дальней кучи, в зависимости от типа указателя и модели памяти. Для этого существуют специальные библиотечные функции, описанные в файле alloc.h.

Процесс работы с динамической памятью:

  •  получение динамической памяти заданного объёма;
  •  работа с данными, распределяемыми в динамической памяти (если необходимо, то возможно перераспределение выделенного объёма памяти с сохранением находящихся в нём данных);
  •  освобождение динамической памяти по окончании работы с данными.

Для получения блока динамической памяти используются функции malloc() и calloc(). Прототипы функций:

void* malloc(size_t size);

void* calloc(size_t nitems, size_t size);

Функция malloc() в качестве аргумента принимает размер запрашиваемого блока в байтах. Функция calloc() в качестве первого аргумента принимает число элементов, под которые необходимо выделить память, в качестве второго аргумента – размер одного элемента в байтах. Тип size_t аналогичен типу unsigned int. Функции в случае успешного выделения возвращают указатель на тип void, содержащий адрес выделенного блока, который нужно явно преобразовать к указателю на необходимый тип данных. В случае ошибки (как правило связанной с тем, что такого объёма свободной памяти нет) функции возвращают значение NULL. NULL – это стандартная константа языка C, которая обозначает нулевой указатель. После выполнения динамического распределения памяти необходимо обязательно проверять, какое значение возвратили функции. Если значения указателя – NULL, то работа с памятью невозможна (в большинстве случаев следует завершить программу).

Для перераспределения уже выделенного объёма памяти используется функция realloc(). Прототип функции:

void* realloc(void* block, size_t size);

Функция изменяет размер ранее выделенного блока, сохраняя его содержимое. В качестве первого аргумента функция принимает адрес ранее выделенного блока, в качестве второго аргумента – новый размер блока, при этом новый блок может оказаться в другом месте кучи. Функция в случае успешного выделения возвращает указатель на тип void, содержащий адрес нового блока, который нужно явно преобразовать к указателю на необходимый тип данных. Функция возвращает NULL, если размер нового блока больше размера старого блока, и в памяти нет свободного места для размещения нового блока.

Для освобождения блока динамической памяти используется функция free(). Прототип функции:

void free(void* block);

Функция выполняет освобождение блока памяти, адрес которого принимает в качестве аргумента. Все блоки динамической памяти должны быть освобождены по окончании работы с ними, иначе они так и останутся занятыми по окончании работы программы до перезагрузки системы, что приведёт к утечке оперативной памяти.

В среде Borland C++ 3.1 для работы с дальней кучей необходимо использовать дальние указатели и соответствующие функции, но с приставкой far.

Пример 2

#include <stdio.h>

#include <alloc.h>

#include <stdlib.h>

void main(void)

{

int n,m;

printf("Input string number\n");

scanf("%d",&n);

printf("Input column number\n");

scanf("%d",&m);

float *f,sum=0;

if((f=(float*)malloc(n*m*sizeof(float)))==NULL)

{

 printf("System do not have free memory\n");

 exit(1);

}

printf("Input matrix");

for(int i=0;i<n;i++)

 for(int j=0;j<m;j++)

 {

  printf("\nmatrix[%d][%d]=",i,j);

  scanf("%f",(f+i*m+j));

 }

if((f=(float*)realloc(f,(n+1)*m*sizeof(float)))==NULL)

{

 printf("System do not have free memory\n");

 exit(1);

}

for(int t=0;t<m;t++,sum=0)

{

 for(int j=0;j<n;j++)

  sum+=*(f+j*m+t);

 *(f+n*m+t)=sum;

}

for(int k=0;k<n+1;k++)

{

 printf("\n");

 for(int j=0;j<m;j++)

  printf("%f\t",*(f+k*m+j));

}

free(f);

}


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

54007. На життєві йдучи видноколи, не розтратьте найкращих чуттів, будьте гідні рідної школи, будьте гідні своїх вчителів! 108.5 KB
  Будьте гідні рідної школи Будьте гідні своїх вчителів за творчістю випускників Чернівецької гімназії № 5: Ірини Вільде Ореста Масикевича Володимира Кобилянського Дмитра Загула Тараса Унгуряна Андрія Шкургана Олександра Маслюченка Єлєни Даскал Мета: ознайомити учнів з цікавими фактами життя і творчості майстрів художнього слова які навчались у Чернівецькій гімназії № 5; через художнє слово ввести учнів у чарівний світ поезії; навчити аналізувати поетичні твори; розвивати творчі та комунікативні здібності вміння логічно мислити;...
54008. «The Tsar Bell and the Kunstkammer». Путешествие в Москву и Санкт-Петербург 93 KB
  Write down your home task. Translate the texts «Lake Baikal» and «The Nile» at pages 22, 24 in your workbooks 1; А, В, C, D at page 49 in your textbooks. And please, read the words at page 44 in your textbooks.
54011. МИСТЕЦТВО. (ТЕЛЕБАЧЕННЯ. КІНО. МУЗИКА) 255 KB
  So, it’s better to see than to hear. And I quite side with you. Now let’s watch a short fragment and try to guess what we are going to discuss at today’s lesson. Look at the screen. Unfortunately the extract is in Russian but Russian is just one more foreign language, isn’t it?
54012. Theatre Lessons for children 62.5 KB
  Many of the skills learned in playing are social skills. Most games worth playing are highly social and have a problem that needs solving within them- an objective point in which each individual must become involved with others while attempting to reach a goal.
54013. Опис графічних операцій у мові програмування Паскаль 139.5 KB
  Мета: Ввести поняття про графічних операторів у Паскалі. Навчити учнів правильно складати програми по обробці графічних функцій й операцій.
54014. Квадратні рівняння 329 KB
  Пропоную конспекти різних типів уроків де розкрито різні способи організації самостійної роботи з учнями при вивченні теми Квадратні рівняння. Квадратне рівняння. Повні та неповні квадратні рівняння їх розвязання.
54015. Популярність. Популярні зірки 154 KB
  The topic of the today’s lesson is “The Famous Pop Stars”. Well, at the today’s lesson we’re speaking about people who want to be famous. You’ll read the text. You’re going to revise grammar (Past Simple and Present Perfect). By the end of the lesson you’ll be able to ask and answer the questions about pop idols.