42642

ДОСЛІДЖЕННЯ БЛОЧНОЇ ОРГАНІЗАЦІЇ ПРОГРАМ, СТРАТЕГІЙ РОЗПОДІЛУ ПАМ'ЯТІ

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Статичні програмні об’єкти існують весь час життя програми та доступні в тій частині програми, в якій вони описані. Статичними програмними об’єктами у мові Pascal є всі об’єкти, які об’являються у секції Var головної програми (зовнішній блок) або як типізовані константи. У мові С статичні об’єкти об’являються з позначенням „static”.

Украинкский

2013-10-30

71 KB

7 чел.

Лабораторна робота 8

ДОСЛІДЖЕННЯ БЛОЧНОЇ ОРГАНІЗАЦІЇ ПРОГРАМ,

СТРАТЕГІЙ РОЗПОДІЛУ ПАМ'ЯТІ

Мета лабораторної роботи - вивчити блочну організацію програм Паскаль та Сі та стратегії розподілу пам'яті.

Теоретичні відомості

Програми на мовах Паскаль та Сі мають блочну організацію, що дозволяє керувати областю дії та періодом існування програмних об’єктів для ефективного використання памяті під час виконання програм.

Область дії та період існування програмного об’єкту залежить від використання відповідної стратегії розподілу виділеної під значення об’єкту пам'яті. Існують статичний та динамічний розподіл пам'яті, останній поділяється на розподіл у блоці та «купі».

Для програм з блочною структурою характерними рисами є мембраний ефект, регулюючий область дії програмних об’єктів, та засоби його подолання.

Статичний розподіл пам’яті

Статичні програмні об’єкти існують весь час життя програми та доступні в тій частині програми, в якій вони описані. Статичними програмними об’єктами у мові Pascal є всі об’єкти, які об’являються у секції Var головної програми (зовнішній блок) або як типізовані константи. У мові С статичні об’єкти об’являються з позначенням „static”.

Паскаль:

<опис змінної> ::= {див. лаб. 2}

<типізована константа>::= const<позначка імені>:<індикатор типу>=<R - вираз>;

<позначка імені>::= <ідентифікатор>

<R - вираз>::={див. лекції}

Наприклад:

const r : real  = 5;

Сі:

модифікатор static

<опис змінної>::=static<індикатор типу>{*}02<ідентифікатор>;

Наприклад:

static float r1;

static float r2 = 5;

Динамічний розподіл пам’яті у блоці

Об’єкт, об’явлений у блоці (між { } ) існує від точки об’яви до кінця блоку. Об’єкт видаляється з пам’яті перед виходом з блоку, при цьому значення об’єкту втрачається. Змінні в мові Сі створюються та використовуються згідно з  динамічною стратегію у блоці за замовчуванням або за допомогою позначення „auto” при описі.

Сі:

модифікатор auto

<опис змінної>::={auto}01<індикатор типу>{*}02<ідентифікатор>;

<блок>::={{<опис змінної>}1n{<оператор}0m}

Наприклад:

{

auto float r1;

float r2 = 5;

r1 = r1 + r2;

}

Об’єкт, який об’явлено у певному блоці, є доступним у будь-якому вкладеному блоці. Але якщо у вкладеному блоці об’являється об’єкт з однаковим позначенням, то даний внутрішній об’єкт „покриває” зовнішній на період існування вкладеного блоку. Це явище іменується „мембранним ефектом:

void main (void)

{

int a=1, b=2;

{

 int a=10;    // a = 10, b = 2

 static int c=3;   // об’ява статичної змінної  

}

// знову a = 1, b = 2. Змінна "a" з кладеного блока видалена

//  Зміннаc" існує та має значення "3", але є недоступною */

}

Динамічний розподіл пам’яті в “купі”

Динамічні  об’єкти у „купі” не мають власних імен та створюються та знищуються за допомогою спеціальних операцій. Доступ до цих об’єктів може бути здійснений тільки за допомогою покажчиків.

Паскаль:

<захоплення пам’яті>::=new(<позначка імені вказівної змінної>);

<звільнення пам’яті>::=dispose(<позначка імені вказівної змінної>);

Наприклад:

var

pI : ^integer;

begin

new pI;

pI^ := 25;

dispose pI;

end

Сі:

<захоплення пам’яті>::=<позначка імені вказівної змінної>=new<індикатор типу>;

<звільнення пам’яті>::=delete<позначка імені вказівної змінної>;

Наприклад:

main()

{

int *pI;

pI = new int;

*pI := 25;

delete pI;

}

Глобальний дозвіл видимості імен 

Сі:

операція ::

<глобальний дозвіл>::=::<позначка імені глобальної змінної>

Наприклад:

int i = 45;

main()

{

float i = 10.1; // i = 10.1 ::i = 45

::i = ::i * 2;  // i = 10.1 ::i = 90

i = i+ ::i;  // i = 100.1 ::i = 90

}

Правила написання програм

При описі у програмі змінних, динамічних в блоку, давайте їм різні позначки імен (якщо це не одна й та же змінна).

Описуйте у програмі об'єкти якомога ближче до місця використання.

Перш ніж використати змінну-покажчик після розподілу пам'яті у “купі” (оператор new) необхідно перевірити наявність вільної пам'яті (значення вмісту не повинно бути NULL/Nil).

Своєчасно звільняйте пам'ять, “захоплену” в “купі”  (оператори dispose/ delete)

Завдання

  1.  Вивчити блочну структуру програм на мовах Паскаль та Сі. Для цього:

а)  написати програму на мові Паскаль, що складається з головного блоку beginend;

б) написати програму на мові Сі, що складається з головного блоку main, декількох вкладених в main блоків, що є динамічно розподіленими по відношенню один до іншого, та ще декількох вкладених один в другий блоків.

2. Дослідити статичний розподіл пам’яті в мовах Паскаль та Сі. Для цього:

а) додати в програму на мові Паскаль опис декількох простих змінних різних типів, ініціалізованих  при створенні, та в головному блоці використати ці змінні в виразах та лівій частині оператора привласнення;

б) виконати програму по кроках та дослідити у вікні перегляду (Watch), як будуть змінюватись значення імені та вмісту змінних (@ідентифікатор, ідентифікатор);

в) додати в програму на мові Сі опис статичних змінних у зовнішньому (поза блоком main) та у вкладених блоках та ініціалізувати змінні при створенні та за допомогою привласнення;

г) додати в різні блоки оператори привласнення, в яких використовуються описані змінні;

д) виконати програму по кроках та дослідити у вікні Watch, як будуть змінюватись значення імені та вмісту змінних (&ідентифікатор, ідентифікатор);

є) побудувати та виконати програму (використовуючи вікно Watch) таким чином, щоб продемонструвати всі особливості статичного розподілу пам’яті, описані в лекціях.

3. Дослідити динамічний розподіл пам’яті в блоці в мові Сі. Для цього:

а) додати в програму на мові Сі опис динамічних в блоці змінних у головному (main) та вкладених блоках та ініціалізувати змінні при створенні та за допомогою привласнення;

б) додати в різні блоки оператори привласнення, в яких використовуються описані змінні;

в) дослідити, як будуть змінюватись значення імені та вмісту змінних;

г) описати  у вкладених блоках та використати в операторах привласнення змінні з однаковим значенням і дослідити мембранний ефект, аналізуючи значення імен та вмісту змінних при виконанні програми;

д) описати  у динамічно розподілених блоках та використати в операторах привласнення змінні з однаковим значенням, дослідити та пояснити зміну значеннь імен та вмісту змінних при виконанні програми;

є) додати в програму наступний код:

// оператор, що дозволяє увійти в блок декілька разів

for (int i = 0; i < 5; i = i + 1)

{

 static int iA = 0;

auto int iB = 0;

iA = iA + 1;

iB = iB + 1;

}

дослідити у вікні Watch та пояснити поведінку статичної та динамічної змінних;

ж) побудувати та виконати програму (використовуючи вікно Watch) таким чином, щоб продемонструвати всі особливості динамічного розподілу пам’яті в блоці, описані в лекціях.

4. Додати в програму на мові Сі приклад застосування операції глобального дозволу видимості імен.

5. Дослідити динамічний розподіл пам’яті в «купі» в мовах Паскаль та Сі. Для цього:

а) додати в програму на мові Паскаль опис першої типізованої вказівної змінної, захопити пам'ять в «купі», занести в «купу» значення та звільнити пам'ять (див. приклад);

б) виконати нижче опис дій п. 5.а по відношенню до другої вказівної змінної;

в) дослідити у вікні Watch значення імені, вмісту та розіменованого вмісту покажчиків (@ідентифікатор, ідентифікатор, ідентифікатор^);

г) звільняти і не звільняти пам'ять у «купі» та пояснити зміни у вікні Watch;

д) виконати дії пп. 5.а – 5.гв програмі на мові Сі (&ідентифікатор, ідентифікатор, *ідентифікатор);

є) виконати дії п. 5.а з одним покажчиком у вкладеному блоці програми на мові Сі, а з іншим – нижче, поза вкладеним. Звільняти і не звільняти пам'ять у «купі», захоплену першим, локальним покажчиком, та за допомогою Watch пояснити, як утворюється «сміття» в «купі»;

ж) навести в програмі на мові Сі інші приклади некоректних дій з покажчиками,що призводять до утворення «сміття».

Контроль знань та вмінь

Таблиця вмінь

Таблиця 1

Розподіл пам'яті

статичний

динамічний в блоці

динамічний в “купі”

глобальний дозвіл видимості імен

зовнішній блок

типізо-вані констан-ти

static

мембран-ний ефект

динаміч-но розподі-лені блоки

взаємо-дія static та auto

new

delete

взаємо-дія в блоках

п

с

с

п

с

п

с

с

с

Контрольні запитання

  1.  Дайте визначення блоку.
  2.  Що таке час існування та область дії об'єкта?
  3.  У чому сутність мембранного ефекту?
  4.  Як складається нумерація блоків?
  5.  Які є стратегії розподілу пам'яті?
  6.  Що таке глобальний дозвіл видимості імен?
  7.  Як організована та використовується пам'ять типу “купа”?
  8.  Як організована та використовується пам'ять типу “стек”?
  9.  Як ініціалізуються об'єкти в залежності від використаної стратегії розподілу пам'яті?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

12137. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОГЛОЩЕНИЯ БЕТА-ЧАСТИЦ В АЛЮМИНИИ 307.5 KB
  Лабораторная работа №22 ИССЛЕДОВАНИЕ ПОГЛОЩЕНИЯ БЕТАЧАСТИЦ В АЛЮМИНИИ Цель работы: ознакомиться с распадом освоить методику измерения энергии элементарных частиц методом поглощения. Объект исследования В качестве источника частиц используется к
12138. ИЗМЕРЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОГЛОЩЕНИЯ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ В СВИНЦЕ 750 KB
  Лабораторная работа №23 ИЗМЕРЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОГЛОЩЕНИЯ ГАММАИЗЛУЧЕНИЯ В СВИНЦЕ Цель работы: Измерение коэффициентов поглощения излучения твердыми телами. Определение энергии квантов и механизма взаимодействия излучения с веществом по коэффициентам...
12139. ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИСТИЧЕСКОГО ХАРАКТЕРА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ (РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПУАССОНА) 106 KB
  Лабораторная работа №24 ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИСТИЧЕСКОГО ХАРАКТЕРА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПУАССОНА Цель работы: ознакомиться с устройством принципом работы счетчика Гейгера и методикой измерения радиоактивного излучения: изучение хара...
12140. Изучение схемы АВР асинхронных электродвигателей 336 KB
  Изучение схемы АВР асинхронных электродвигателей. Цель работы: По принципиальной схеме составить монтажную схему. Собрать ее на действующем стенде включить в работу и изучить все возможные варианты. План проведения работы.
12141. Исследование схемы управления электродвигателем постоян-ного тока на тиристерных преобразователях 668 KB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2. Тема: Исследование схемы управления электродвигателем постоянного тока на тиристерных преобразователях. Цель работы: Изучение работы тиристорного преобразователя для электродвигателя постоянного тока с регулируемой частотой враще
12142. Исследование схем автоматического пуска электродвигателя в функции времени 324 KB
  Исследование схем автоматического пуска электродвигателя в функции времени. Цель работы: По принципиальной схеме составить монтажную схему собрать схему на действующем стенде включить в работу и изучить возможные варианты
12143. Снятие и построение нагрузочных диаграмм 477.5 KB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4. Тема: Снятие и построение нагрузочных диаграмм. Цель работы: Изучение режимов работы электрических двигателей и получение опытных данных для построения нагрузочных диаграмм и поверка мощности приводного двигателя. План про
12144. Изучение принципиальной схемы управления электроприводом грузового лифта 175 KB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5. Тема: Изучение принципиальной схемы управления электроприводом грузового лифта. Цель работы: Изучить работу принципиальной схемы управления электроприводом грузового лифта. Краткие теоретические сведения В различных отрасл
12145. Изучение схемы управления электроприводом вентиляционной системы. 374 KB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6. Тема: Изучение схемы управления электроприводом вентиляционной системы. Цель работы: По принципиальной схеме составить монтажную схему. Собрать ее на действующем стенде включить в работу и изучить все возможные варианты. Вентиляц...