共有回帖数 0 个
-
7.6 动态存储管理
7.6.1 为什么需要动态存储管理
程序中需要用变量（各种简单类型变量、数组变量等）保存被处理的数据和各种状态信息，变量在使用之前必须安排好存储：放在哪里、占据多少存储单元，等等，这个工作被称作存储分配。用机器语言写程序时，所有存储分配问题都需要人处理，这个工作琐碎繁杂、很容易出错。在用高级语言写程序时，人通常不需要考虑存储分配的细节，主要工作由编译程序在加工程序时自动完成。这也是用高级语言编程序效率较高的一个重要原因。
C程序里的变量分为几种。外部变量、局部静态变量的存储问题在编译时确定，其存储空间的实际分配在程序开始执行前完成。程序执行中访问这些变量，就是直接访问与之对应的固定位置。对于局部自动变量，在执行进入变量定义所在的复合语句时为它们分配存储。应该看到，这种变量的大小也是静态确定的。例如，局部自动数组的元素个数必须用静态可求值的表达式描述。这样，一个函数在调用时所需的存储量（用于安放该函数里定义的所有自动变量）在编译时就完全确定了。函数定义里描述了所需要的自动变量和参数，定义了数组的规模，这些就决定了该函数在执行时实际需要的存储空间大小。
以静态方式安排存储的好处主要是实现比较方便，效率高，程序执行中需要做的事情比较简单。但这种做法也形成了对写程序方式的一种限制，使某些问题在这个框架里不好解决。举个简单的例子：假设现在要写一个处理一组学生成绩数据的程序，被处理数据需要存储，因此应该定义一个数组。由于每次使用程序时要处理的成绩的项数可能不同，我们可能希望在程序启动后输入一个表示成绩项数的整数（或通过命令行参数提供一个整数，问题完全一样）。对于这个程序，应该怎样建立其内部的数据表示呢？
问题在于写程序时怎样描述数组元素的个数。一种理想方式是采用下面的程序框架：
int n;
...
scanf("%d", &n);
double scores[n];
... /* 读入成绩数据，然后进行处理 */
但是这一做法行不通。这里存在两个问题：首先是变量定义不能出现在语句之后。这个问题好解决，可以引进一个复合语句，把scores的定义放在复合语句里。第二个问题更本质，在上面程序段里，描述数组scores大小的表达式是一个变量，它无法静态求出值。也就是说，这个数组大小不能静态确定，C语言不允许以这种方式定义数组。这个问题用至今讨论过的机制都无法很好解决。目前可能的解决方案有（一些可能性）：
1. 分析实际问题，定义适当大小的数组，无论每次实际需要处理多少数据都用这个数组。前面的许多程序采用了这种做法。如果前期分析正确，这样做一般是可行的。但如果某一次实际需要处理的数据很多，程序里定义数组不够大，这个程序就不能用了（当然，除非使用程序的人有源程序，而且知道如果修改程序，如何编译等等。在现实生活中，这种情况是例外）。
2. 定义一个很大的数组，例如在所用的系统里能定义的最大数组。这样做的缺点是可能浪费大量空间（存储器是计算机系统里最重要的一种资源）。如果在一个复杂系统里，有这种情况的数组不止一个，那就没办法了。如果都定义得很大，系统可能根本无法容纳它们。而在实际计算中，并不是每个数组都真需要那么大的空间。
上面只是一个说明情况的例子。一般情况是：许多运行中的存储需求在写程序时无法确定。通过定义变量的方式不能很好地解决这类问题。为此就需要一种机制，使我们能利用它写出一类程序，其中可以根据运行时的实际存储需求分配适当大小的存储区，以便存放到在运行中才能确定大小的数据组。C语言为此提供了动态存储管理系统。说是“动态”，因为其分配工作完全是在动态运行中确定的，与程序变量的性质完全不同。程序里可以根据需要，向动态存储管理系统申请任意大小的存储块。
现在有了动态存储分配，可以要求系统分配一块存储，但是怎么能在程序里掌握和使用这种存储块呢？对于普通的变量，程序里通过变量名去使用它们。动态分配的存储块无法命名（命名是编程序时的手段，不是程序运行中可以使用的机制），因此需要另辟蹊径。一般的语言里都通过指针实现这种访问，用指针指向动态分配得到的存储块（把存储块的地址存入指针），而后通过对指针的间接操作，就可以去使用存储块了。引用动态分配的存储块是指针的最主要用途之一。
楼主 2016-03-03 16:31 回复
Copyright © 2010~2015 直线网 版权所有,All Rights Reserved.沪ICP备10039589号
意见反馈 |
关于直线 |
版权声明 |
会员须知
