Nombre, Alcance y Asociaciones (Bindings)

Agenda• Definición Nombre y Bindings• Binding Time• Importancia del Binding Time• Eventos relacionados a la Asociación• Ubicación de Almacenamiento• Objetos estáticos• Almacenamiento de Pila• Marco de Pila• Asignación Base del Heap• Políticas de Asignación• Problemas de Fragmentación del Heap• Costo de la Asignación base del Heap• Desasignación Base del Heap• Reglas de Alcance

– Alcance estático• Tiempo de Vida y Manejo de Memoria

Nombres Bindings

Importante para lograr capacidad de abstracción

Asociación de un nombre conel objeto a representar o asociaciónentre dos objetos cualesquiera.

Nombre, Alcance y Asociaciones

Momento de Asociación (Binding Time)

Diseño del Lenguaje: se deciden cuales son las palabras reservadas del lenguaje y que objetos representan.

Implementar el lenguaje: En este momento es cuando se decide que cantidad de bits se van a utilizar para representar los objetos o palabras seleccionadas a la hora del diseño.

Momento de Asociación (Binding Time)

Escritura del programa: Todos los nombre son escogidos por el programador

Compilación del programa: Se hace un mapeo de HLL en la construcción de código de máquina.

Proc P

{ int x,y

char a[10]

float z

….}

o

2

4

14

x

y

a

z18

Int = 2 bitschar = 1 bitsfloat = 4 bits

Momento de Asociación (Binding Time)

• A tiempo de enlace- Resuelve referencias entre módulos.

• A tiempo de carga- Asignación de direcciones de máquina.

• A tiempo de ejecución- Asociación de valores a las variables.

Importancia del Momento de la Asociación (Binding Time)

• Momento de Asociación temprana- Eficiencia

- Lenguaje compilado

• Momento de Asociación tardía- Flexibilidad

- Lenguaje interpretado

Importancia del Momento de la Asociación (Binding Time)

• Diseño

• Implementación

• Escritura

• Compilación

• Enlace

• Carga

• Ejecución

EstáticoBinding TempranoMayor eficiencia

Lenguajes compilados

DinámicoBanding Tardío

Mayor flexibilidadLenguajes interpretados

Eventos relacionados a la Asociación (Binding)

• Creación de objetos

• Creación de asociaciones

• Referencias a variables, subrutinas, tipos, etc.

• Destrucción de objetos

• Destrucción de asociaciones (bindings)

• Activación / Desactivación temporal de asociaciones (bindings)

Ubicación de Almacenamiento

• Estático:los objetos consiguen la dirección fija absoluta (a tiempo de compilación).

• Pila (Stack): los objetos son ubicados en el tope de la pila en conexión con las llamadas a subrutinas.

• Heap: los objetos son asignados/desasignados en cualquier instante (objetos dinámicos), esto puede darse por:– Explicitamente por el programador

– Implicitamente por el recolector de basura (garbage collector).

Sentido en el que crece la pila (Stack)

Sentido en el que crece el Heap

Objetos Estáticos

• Variables globales

• Constantes

• Variables locales para una subrutina, pero retiene valores a través de invocaciones.

• Tabla de símbolos

• Espacio para subrutinas, incluyendo variables locales en lenguajes sin recursión.

Almacenamiento de Pila

• Espacio para subrutinas en un lenguaje que permite recursión.

- Argumentos, variables locales.

- Valores de retorno.

• Secuencia de llamadas de subrutinas- Código llamador- Código del llamado

- Prologo- Epilogo

Marco de Pila

• Específicamente a tiempo de compilación.- El desplazamiento de objetos esta dentro del objeto.

- Apuntador a Frame (Frame pointer)

- Apuntador a Pila (Stack pointer)

• Específicamente a tiempo de ejecución.- La localización absoluta del marco de pila esta en

memoria.

Ejemplo de Marco de Pila

Subrutina B

Subrutina C

Subrutina D

fp

sp

- Variables locales

- Dirección de retorno

- Registro del CPU salvados

- Parámetros reales

- Cadena dinámica

- Cadena estática

- Miscelaneos

- Valor de retorno (en el caso de funciones)

Dirección de crecimiento de la pila (usualmente disminuye las direcciones)

Asignación Base del Heap

• Heap: región de almacenamiento en la cual los bloques pueden asignarse o desasignarse arbitrariamente.

• Administración del almacenamiento:- Lista libre (Free List): lista enlazada de los bloques

libres.

- En cada asignación, se buscar el bloque de tamaño adecuado, la cual puede seguir las siguientes políticas:

- First fit

- Best fit

Políticas de Asignación

Best fit

First fit

Se desea asignar el siguiente bloque tamaño 60 Kb.

50 Kb 80 Kb 85 Kb 10 Kb 50 Kb 70 Kb 170 Kb 80 Kb 45 Kb

Mem.

50 Kb 80 Kb 85 Kb 10 Kb 50 Kb 70 Kb 170 Kb 80 Kb 45 Kb

50 Kb 80 Kb 85 Kb 10 Kb 50 Kb 70 Kb 170 Kb 80 Kb 45 Kb

Problema de Fragmentación del Heap

• Fragmentación interna: es cuando parte del bloque no se utiliza, se da cuando la partición es estática.• Fragmentación externa: consiste cuando hay muchos bloques pequeños sin usar, se da cuando la partición es dinámica.

Costo de la Asignación Base de Heap

• Una lista de bloques libres libre: el costo es lineal al número de bloques libres.

• Varias listas por bloques de distintos tamaños:- Buddy system

- Fibonacci heap.

• Para eliminar la fragmentación externa, el Heap puede ser compactado.

Desasignación Base del Heap

• Explicitamente por el programador:- Eficiente- Puede producir errores indeseables como:

- Referencias guindantes.- Quiebre de memoria.

• Automáticamente por el recolector de basura (garbage collector).

Reglas de Alcance

• Alcance de una asociación: una región de un programa en la cual la asociación es activa.

• Alcance: la región de un programa en la que un nombre o binding es valido.

• El alcance puede ser:- Estático- Dinámico.

Alcance Estático

• Subrutinas Anidadas

• Módulos

• La asociación actual para nombres:- El primero en encontrarse de arriba hacia abajo en

el texto de un programa.

Alcance Estático

Variable globales: dentro de toda la clase o módulo

Variables locales: se encuentran dentro de un Procedimiento o subrutina

Las variables que están afuera si pueden ser vistas adentro,pero las de adentro no pueden ser vistas afuera.

Tiempo de Vida y Manejo de Memoria

Durante la compilación:a) Objetos estáticos: perduran toda la ejecución del programa.b) Objetos locales/de pila: nacen y mueren durante una subrutina,

se almacenan en la pila.c) Objetos dinámicos/de Heap: nacen y mueren en momentos arbitrarios,

se almacenan en el Heap.

Class { static int x = 5 public static void P{ float P; int[ ] z;… z = new int[ 10 ]}… }

Objeto estático

Objeto de pila

Objeto dinámico