лекции (2008) (by Kravets), страница 8

Âîïðîñ íàäåæíîñòüóêàçàòåëåé. ßÏ äåëÿòñÿ íà 2 áîëüøèõ êëàññà ñòðîãèå ñ òî÷êè çðåíèÿóêàçàòåëåé è íåñòðîãèå.  Ñòàíäàðòíîì ïàñêàëå óêàçàòåëè ïîÿâèëèñüòîëüêî äëÿ ìàíèïóëÿöèè ñ îáúåêòàìè â äèíàìè÷åñêîé ïàìÿòè. Òî åñòü âñòàíäàðòå ïàñêàëü íåëüÿç îïèñàòü óêàçàòåëü íà integer. Òî åñòü òîëüêîññûëêè íà îáúåêòû ñòðóêòóð.Èòàê ñòðîãèå ÿçûêè Ïàñêàëü, Àäà 83, Ìîäóëà-2, Îáåðí. Óêàçàòåëè òîëüêî äëÿ ññûëîê íà îáúåêòû â äèíàìè÷åñêîé ïàìÿòè.type PT is access T;TYPE PT = pointer to T;Ïðè ýòîì T íå îáÿçàí áûòü îïðåäåëåí ÄÎ îïðåäåëåíèÿ óêàçàòåëÿ.  ÿçûêå àäà âñå íåñêîëüêî ñëîæíåå.Type PT is access;type T is word;type PT is access T;Òî åñòü â òàêèõ ÿçûêàõ âñå î÷åíü ïîõîæåå.  ÿçûêå àäà ðàáîòà ñ óêàçàòåëåì.X:PT;X := new T;//ñåìàíòèêà àíàëîãè÷íà new (x) â ïàñêàëå.Íåò íèêàêîãî èíîãî ñïîñîáà çàâåñòè äèíàìè÷åñêèé îáúåêò. Îïåðàöèè íàäóêàçàòåëÿìè ïðèñâàèâàíèå è ðàçûìåíîâàíèå. Äàëåå â ÿçûêå ÎáåðîíX:PT;36X.next // Ìîäóëà-2X.next //ÎáåðîíÒî åñòü â Îáåðîíå èñ÷åçàåò ðàçíèöà ìåæäó óêàçàòåëåì íà îáúåêò è ñàìèìîáúåêòîì. ÿçûêå Àäà îïåðàöèÿ òî÷êà òàê æå ïðèìåíèìà ê óêàçàòåëþíà îáúåêò.

Äëÿ äîñòóïà êî âñåìó îáúåêòó X.all.37Ëåêöèÿ 10.Óêàçàòåëè è ññûëêè. Ýòî ðàçíûå òèïû äàííûõ íî ïðè ýòîì îáà ÿâëÿþòñÿ àáñòðàêöèåé àäðåñà â ïàìÿòè. Êàê óæå áûëî ñêàçàíî ÿçûêè äåëÿòñÿ íà 2 êàòåãîðèè ñòðîãèå è íå ñòðîãèå. Ñòðîãèå ññûëêè òîëüêîíà îáúåêòû â äèíàìè÷åñêîé ïàìÿòè. Ïðèìåðû òàêèõ ÿçûêîâ Îáåðîí,Ìîäóëà-2, ñòàíäàðò Ïàñêàëü, Àäà 83.Íåñòðîãèå ÿçûêè óêàçàòåëè ðàáîòàþò êàê è â ñòðîãèõ, ïëþñ ìîæíîïîëó÷èòü àäðåñ ëþáîãî îáúåêòà.

Ýòî & â Ñ++, @ â Delphi. Òàêîé ïîäõîä÷ðåâàò íåêîòîðûìè ïðîáëåìàìè. Íàïðèìåðchar * f(){char bu[1024];return bu;}char * p = f();*p = 0;Òàêèå îøèáêè êîìïèëÿòîð íå îòëàâëèâàåò.Àíàëîãè÷íî.static int i;int *p;p=&i;free (p);Äëÿ èçáåæàíèå ïîäîáíûõ îøèáîê ñóùåñòâóþò ñïåöèàëüíûå ïðîãðàììû âåðèôèêàòîðû, íî äàæå îíè íå âñåãäà ìîãóò íàéòè òàêèå îøèáêè.Íåêîòîðûå èíòåãðèðîâàííûå ñðåäû ïîääåðæèâàþò 2 ðåæèìà êîìïèëÿöèè îòëàäî÷íûé è ðåëèçîâûé. Îòëàäî÷íûé ðàáîòàåò ìåäëåííåå çà ñ÷åòèñïîëüçîâàíèå îòëàäî÷íûõ áèáëèîòåê ðàáîòû ñ ïàìÿòüþ.

Òàê æå ïðîáëåìà íåêîíòðîëèðóåìîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ. Òî åñòü ëþáîé àäðåñ ìîæíîïðåîáðàçîâàòü â àäðåñ void* è åãî â ñâîþ î÷åðåäü ìîæíî ÿâíî ïðåîáðàçîâàòü â ëþáîé äðóãîé òèï. void* - ýòî íåêîòîðûé àáñòðàêòíûé àäðåñ. Âòàêèõ ßÏ íåëüçÿ îáîéòèñü áåç òàêîãî àáñòðàêòíîãî òèïà óêàçàòåëÿ.Îäíî èç ðåøåíèå ïðîáëåìû ñîçäàíèå ñòðîãèõ ÿçûêîâ, íî äàæå ñòðîãîñòüþ ÿçûêà íå ðåøàþòñÿ âñå ïðîáëåìû. Íàïðèìåð åñëè ñóùåñòâóåò îïåðàöèÿ ÿâíîãî îñâîáîæäåíèÿ ïàìÿòè, òî âîçíèêàåò ïðîáëåìà îáðàùåíèÿê íåñóùåñòâóþùåìó îáúåêòó.

Òàêàÿ îïåðàöèÿ ïðèñóòñòâóåò â Ïàñêàëå,Àäà 83, Ìîäóëà -2. ßâíîå îñâîáîæäåíèå ïðèâîäèò ê äâóì ïðîáëåìàì.1- ìóñîð â ïàìÿòè.T * x = new T();t * x1 = new T();x=x1; //òåïåðü ïåðâûé îáúåêò ÿâëÿåòñÿ ìóñîðîì.38Îøèáêà â ïðîãðàììå òðóäíî äàòü åé òî÷íîå îïðåäåëåíèå. Íè îäíàèç ïðîãðàìì íå ñîîòâåòñòâóåò ñâîåé ñïåöèôèêàöèè (ñïåöèôèêàöèè óñòàðåâàþò). Ñ ïðîôåññèîíàëüíîé òî÷êè çðåíèÿ, ìóñîð â ïàìÿòè îãðîìíàÿïðîáëåìà, òàê êàê îíà ïðîÿâëÿåòñÿ ñèëüíåå âñåãî â ðåàëüíûõ óñëîâèÿõ.Òàê æå òàêèå îøèáêè êðàéíå òÿæåëî îòëîâèòü íà ýòàïå òåñòèðîâàíèÿïðîãðàììû.Âòîðàÿ ïðîáëåìà âèñÿ÷èå ññûëêè.

Èñïîëüçîâàíèå àäðåñà íåñóùåñòâóþùåãî îáúåêòà.T * x = new T();T * x1 = x;delete x;Òåïåðü x è x1 ññûëàþòñÿ íà îäèí è òîò æå îáúåêò, ïðè÷åì åãî óæå íåñóùåñòâóåò. Òî åñòü delete x1; ïðèâîäèò òåïåðü ê îøèáêå. Îäíàêî ìíîãèåìåíåäæåðû ïàìÿòè ñïîêîéíî îòðàáàòûâàþò íà òàêèõ îøèáêàõ.  ñëó÷àåìíîãî - ïîòî÷íîñòè æå âñå åùå ñëîæíåå òàê êàê, íàïðèìåð, îäèí ïîòîêìîæåò îñâîáîäèòü ïàìÿòü, êîòîðóþ èñïîëüçóåò äðóãîé ïîòîê.Ñèñòåìû ñ àâòîìàòè÷åñêîé ñáîðêîé ìóñîðà.

Ñîçäàòåëè ÿçûêà ïîíèìàëè ÷òî íàëè÷èå äèíàìè÷åñêîé ïàìÿòè ìîæåò ïðèâåñòè ê ìíîæåñòâóïðîáëåì, ïðè ýòîì îíè íå ìîãëè ââåñòè â ñâîé ÿçûê àâòîìàòè÷åñêóþñáîðêó ìóñîðà. Ñàìûé ïðîñòîé è ýôôåêòèâíûé àëãîðèòì àâòîìàòè÷åñêîé ñáîðêè ìóñîðà ïîäñ÷åò êîëè÷åñòâà ññûëîê íà äàííóþ îáëàñòüïàìÿòè. Íî òàêîé àëãîðèòì ìîæíî èñïîëüçîâàòü òîëüêî äëÿ äîñòàòî÷íîâûñîêî-óðîâíåâûõ ßÏ, òàê æå ïðîáëåìà êîëüöåâûõ ññûëîê.Âòîðîé ñïîñîá îñíîâàí íà ðåãóëÿðíîì ïðîñìîòðå âñåé ïàìÿòè, íà êîòîðóþ óêàçûâàþò âñå óêàçàòåëè, âèäèìûå â äàííûé ìîìåíò. Òî åñòü âîâðåìÿ ñáîðêè ìóñîðà ñèñòåìà çàíèìàåòñÿ òîëüêî ñáîðêîé ìóñîðà. Åñëèïàìÿòè õâàòàåò, òî ñáîðêà ìîæåò è íå ïîòðåáîâàòüñÿ, íî â ñëó÷àå åñëèïàìÿòè ìàëî, òî ìû íå ìîæåì ãàðàíòèðîâàòü ñêîðîñòü îòêëèêà ñèñòåìû íà ëþáîå äåéñòâèå, òàê êàê â ëþáîé ñàìûé âàæíûé ìîìåíò ìîæåòâêëþ÷èòüñÿ ñáîðêà.Ñîçäàòåëè ÿçûêà Àäà íå âêëþ÷èëè â ñòàíäàðò ßÏ ñòàíäàðòíûõ ñðåäñòâîñâîáîæäåíèÿ ïàìÿòè. Òî åñòü ïðèñóòñòâîâàëî êëþ÷åâîå ñëîâî new äëÿâûäåëåíèÿ ïàìÿòè. Íî ïðè ýòîì âñå îñâîáîæäåíèå â ñòàíäàðòå íå îãîâàðèâàåòñÿ., òî åñòü äîïóñòèìû ðåàëèçàöèè ñî ñáîðêîé ìóñîðà.Áîëåå òîãî, äëÿ áîëüøåé ïåðåíîñèìîñòè ñóùåñòâóåò ñòàíäàðòíûé ïàêåò UNCHECKED_DEALLOCATION è ñîîòâåòñòâóþùàÿ ôóíêöèÿDEALLOCATE ïðèìåíèìàÿ ê ëþáîìó òèïó óêàçàòåëÿ.

Åñëè êîìïèëÿòîðíå ïîääåðæèâàåò àâòîìàòè÷åñêóþ ñáîðêó ìóñîðà òðåáîâàëîñü èñïîëüçîâàòü ýòó ôóíêöèþ. ÿçûêå ìîäóëà-2 èìååòñÿ 2 ïðîöåäóðû ALLOCATE è DEALLOCATE.39Äëÿ ðåàëèçàöèè ýòèõ ôóíêöèé áûë ââåäåí îñîáûé òèï äàííûõ ADDRESS(àíàëîã void*). Ýòîò òèï îáëàäàë íàáîðîì ñâîéñòâ, êàê íàïðèìåð ïðèâåäåíèå ê íåìó íåÿâíî ëþáîãî óêàçàòåëÿ. ÿçûêå Ñ ïðèìåðîì èñïîëüçîâàíèå void* - íàïèñàíèå êîíòåéíåðîâ, âêîòîðûõ õðàíÿòñÿ óêàçàòåëè íà íåêîòîðûå îáúåêòû. Åäèíñòâåííûé ßÏêîòîðûé ñîõðàíèë ÷èñòîòó ñ òî÷êè çðåíèÿ óêàçàòåëåé ÿçûê Îáåðîí.

Îíèñïîëüçóåò ïðîñòîé àëãîðèòì ñáîðêó ìóñîðà, ÷òî äåëàåò åãî äîñòàòî÷íîíàäåæíûì ïðè ñîõðàíåíèè íîðìàëüíîé ïðîèçâîäèòåëüíîñòè. java è Ñ# ïîëíîñòüþ îòñóòñòâóåò ïîíÿòèå óêàçàòåëÿ. Åñëè çàïðåòèòü ïðîãðàììèñòó ÿâíî îñâîáîæäàòü ïàìÿòü òî ïîíÿòèå óêàçàòåëÿ òðàíñôîðìèðóåòñÿ â ïîíÿòèå ññûëêè. Òî åñòü âñå êëàññû java êðîìå ïðîñòûõêëàññîâ ññûëêè íà ñîîòâåòñòâóþùèå îáúåêòû â äèíàìè÷åñêîé ïàìÿòè.Òî åñòü âñå îáúåêòû ÿâëÿþòñÿ àíîíèìíûìè è ðàñïîëàãàþòñÿ â äèíàìè÷åñêîé ïàìÿòè. Ïðè ýòîì äëÿ ðàçìåùåíèÿ îáúåêòîâ èñïîëüçóåòñÿ îïåðàòîðnew.X a = new X();a = new B();a = b êîïèðîâàíèå ññûëîê.

 java ðåàëèçîâàíà àâòîìàòè÷åñêàÿ ñáîðêàìóñîðà.ßçûê Àäà-83 ÿâëÿåòñÿ ñòðîãèì ÿçûêîì. Òî åñòü çàêðûòà áîëüøàÿäûðà â ïîòåíöèàëüíûõ îøèáêàõ â ïðîãðàììàõ.  ÿçûêå Àäà 83 íå áûëîíèêàêèõ àäðåñíûõ îïåðàöèé, è ðåàëèçàöèÿ åå ñ àâòîìàòè÷åñêîé ñáîðêîéìóñîðà áûëà íå ìåíåå íàäàæíà ÷åì Îáåðîí.Àäà 95 òàì ïîÿâèëàñü â íåêîòîðîì âèäå àäðåñíàÿ îïåðàöèÿ a'access. Èçìåíåíèÿ áûëè âíåñåíû ïî íåñêîëüêèì ïðè÷èíàì â îïðåäåëåíèå ÿçûêà âñå òàêè áûëè äîïóùåíû íåêîòîðûå îøèáêè. Äàëåå â 90-õñòàëî ïîïóëÿðíà êîíöåïöèÿ ÎÎÏ.

Äàëåå Àäà ðàíåå íå äîïóñêàë èñïîëüçîâàíèå íà äðóãèõ ßÏ, íî ê 95 ãîäó ïðèîðèòåòû èçìåíèëèñü è åãî ñîçäàòåëè óæå íå ìîãëè ðàñ÷èòûâàòü íà ìîíîïîëüíîå èñïîëüçîâàíèå Àäû.Áîëüøèíñòâî ñèñòåìíûõ âûçîâîâ â âñåõ ÎÑ ïðèâÿçàíû ê ÿçûêó Ñ. Òîåñòü òðåáîâàëîñü ïåðåäàâàòü àäðåñà ïåðåìåííûõ, ÷åãî íå áûëî ïðè Àäà 83. Ñîçäàòåëè Àäà 9 ñóìåëè ðàñøèðèòü ôóíêöèîíèðîâàíèå Àäà, ïðèýòîì ñîõðàíèâ íàäåæíîñòü ïðîãðàìì íà íåì.Áûëà ðàçðåøåíà îïåðàöèÿ âçÿòèÿ àäðåñà, íî íåëüçÿ áûëà ïðèìåíÿòüýòó îïåðàöèþ ê ëþáûì ïåðåìåííûì.

Åñëè ïåðåìåííàÿ îïèñàíà êàê i: aliasinteger òî ê íåé ïðèìåíèìà îïåðàöèÿ âçÿòèÿ àäðåñà. Ñ òî÷êè çðåíèÿóêàçàòåëåé TYPE PT is access all integer ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ òîëüêîäëÿ äîñòóïà êàê ê îáúåêòàì èç äèíàìè÷åñêîé ïàìÿòè, êàê è íà îáúåêòûèç îáû÷íîé. Òî åñòü áûëà ñîõðàíåíà íàäåæíîñòü ïðè ââåäåíèè íîâûõâîçìîæíîñòåé.Âîçâðàùàÿñü ê ïîíÿòèþ ññûëêè, åñëè ÿçûê ÿâëÿåòñÿ ñòðîãèì òî âñå40îáúåêòû íàõîäÿòñÿ â äèíàìè÷åñêîé ïàìÿòè, à åñëè ñóùåñòâóåò åùå è àâòîìàòè÷åñêàÿ ñáîðêà ìóñîðà, òî ïîíÿòèå óêàçàòåëÿ âîîáùå íå òðåáóåòñÿ. java ïîÿâèëîñü ïîíÿòèå JNI (Java native interface) âîçìîæíîñòü çàïóñêà ðîäíûõ ñèñòåìíûì âûçîâàì äàííîé ñèñòåìû. Ýòî óñêîðÿåò ðàáîòóïðîãðàììû, íî ïðè ýòìî ïðîòèâîðå÷èò ïðèíöèïó WORA. Ñ# ñïåöèàëüíî îñòàâëåíà ¾äûðêà¿ - ñïåöèôèêàòîð unsafe, êîòîðûéïîçâîëÿåò çàïóñêàòü êîä íà ëþáîì ÿçûêå, òî åñòü ìîæíî èñïîëüçîâàòüëþáûå âûçîâû ñèñòåìû èëè ñòàíäàðòíîé áèáëèîòåêè (malloc, free).

Äàëåå ñóùåñòâóåò ñïåöèôèêàòîð xed. Íàïðèìåð åãî ìîæíî èñïîëüçîâàòüäëÿ ïåðåâîäà ìàññèâà áàéòîâ â óêàçàòåëü íà íåãî. Äàííûé êîä åñòåñòâåííî íåíàäåæåí. Ðàññìîòðèì ñáîðêó ìóñîðà ïî àëãîðèòìû Mark and scan.Äàííûé àëãîðèòì ïðè ïðîâåäåíèè ñáîðêè ïðîèçâîäèò ñäâèã îáëàñòè ïàìÿòè, òî åñòü çíà÷åíèå ññûëêè ìîæåò èçìåíèòüñÿ. Êîíñòðóêöèÿ xedôèêñèðóåò àäðåñ ïàìÿòè è íå ïîçâîëÿåò ìåíÿòü àäðåñ ññûëêè.Âñå îáúåêòû â java,C#,delphi ÿâëÿþòñÿ ññûëêàìè, ïðè ýòîì â javaåñòü ñáîðêà ìóñîðà, â delphi íåò. X a;a = new X(); - åäèíñòâåííûé ñïîñîá ïîðîæäåíèÿ íîâîãî îáúåêòà â java /C# / Delphi. Delphi âñå îáúåêòû íàñëåäóþò êëàññ Tobject ïðè ýòîì ýòîò îáúåêò îáëàäàåò êîíñòðóêòîðîì create();. Òî åñòü äëÿ êàæäîãî îáúåêòà ñóùåñòâóåòìåòîä create(); Ñ#, java, delphi îãðàíè÷åííûé âàðèàíò óêàçàòåëÿ. Ñ++ ïðè ýòîì ññûëêà ýòî èìåííî èìÿ íåêîåãî îáúåêòà.

Ê ññûëêèÿçûêà Ñ++ ïðèìåíèìà åäèíñòâåííàÿ îïåðàöèÿ åå èíèöèàëèçàöèè.T &a;Ìîæåò áûòü îïèñàíà êàê1- ïåðåìåííàÿ ñîîòâåòñòâóþùåãî òèïà, äîëæíà áûòü èíèöèàëèçèðîâàíà÷åðåç èìÿ ñîîòâåòñòâóþùåãî îáúåêòà.2 -ôîðìàëüíûå ïàðàìåòðû ïðîöåäóð è ôóíêöèé.void swap (T& a, T& b);3 âîçâðàùàåìîå çíà÷åíèå ôóíêöèè.X& f();4 êàê ÷ëåí êëàññà. Èíèöèàëèçèðóåòñÿ â êîíñòðóêòîðå.Ññûëî÷íûé òèï äàííûõ îêàçàëñÿ î÷åíü óäîáíûì.Èòàê ðàññìîòðåíèå ïðèìèòèâíûõ òèïîâ äàííûõ çàêîí÷åíî.