4.9.4. Накопление мусора

Мусоромназываются блоки памяти, доступ к которым во время выполнения программы оказался потерян, так что эти блоки больше не используются, но и не могут быть возвращены в кучу. Возникновение мусора иллюстрирует программный фрагмент и рис. 48.

. . .

var p,q: PList;

begin

new (p); new (q);

…

p:=q; . . .

end;

Рис. 48. Возникновение мусора

В результате накопления мусора уменьшается объем доступной свободной памяти и возрастает вероятность отказа на запрос о выделении памяти. Существуют специальные программы, называемые “сборщиками мусора ”. Они могут быть вызваны, когда запасы имеющейся памяти почти исчерпаны или когда невозможно удовлетворить очередной запрос на выделение памяти, или когда размер доступной области памяти стал меньше некоторого заранее заданного числа. На время работы сборщика мусора нормальное выполнение программы приостанавливается. Алгоритм сбора мусора обычно выполняется в два этапа. На первом этапе осуществляется просмотр всех указателей от всех программных объектов ко всем зарезервированным блокам. Каждый блок, к которому есть доступ, маркируется. На втором этапе просматривается вся куча, метки у маркированных блоков стираются, а все блоки, которые не были отмечены, возвращаются в список свободной памяти. Сбор мусора снижает эффективность выполнения программы, особенно если свободная память практически исчерпана, поэтому многие администраторы динамической памяти (в частности, вTurbo Pascal) не используют сборщики мусора. Контроль за предотвращением возникновения мусора возлагается на программиста.

4.9.5. Висящие ссылки

Висящая ссылка(указатель) - это существующий в программе указатель, который открывает доступ к уже несуществующему объекту (т.е. к уже освобожденному участку памяти). Возникновение висящей ссылки иллюстрирует программный фрагмент и рис. 49.

. . .

var p,q: PList;

begin

new (p); q:=p;

. . .

dispose( p ); p:=nil;

{ q – висящая ссылка }

end;

Рис. 49. Возникновение висящей ссылки

Если освобожденный блок будет вновь зарезервирован, а затем к нему применен висящий указатель, то программа вновь обратится к этому блоку, который теперь предназначен совсем для других целей. Ошибочное использование висящего указателя иллюстрирует программный фрагмент и рис. 50.

Type

PT1 = ^ T1; PT2 = ^ T2;

T1 = record T2 = record

x, y : word a: byte; b: char; c: integer

end; end;

Var p, q: PT1; r: PT2;

. . .

new ( p );

readln (p^.x, p^.y);

q:=p;

. . .

dispose ( p ); p:=nil;

. . .

new ( r );

readln( r^.a );

readln( r^.b );

readln( r^.c );

. . .

writeln( q^.x ); { ? }

writeln( q^.y ); { ? }

Рис. 50. Ошибочное применение висящего указателя

Через указатель q по-прежнему видна структура, соответствующая объекту типа Т1 с атрибутами х и у, ранее размещенному в том блоке памяти, который позже был зарезервирован для объекта типа Т2 с атрибутами а, в, с. Результат применения в программе висящей ссылки приводит к ошибкам, которые трудно обнаружить, поэтому висящие ссылки “опаснее” накопления мусора.

Проблему висящих ссылок можно было бы решить, если бы администратор реализовывал метод счетчиков ссылок. В этом методе для каждого зарезервированного блока имеется счетчик, показывающий, сколько объектов программы имеют непосредственный доступ к этому блоку, т.е. указатель на него. Когда некоторый блок резервируется впервые, его счетчик ссылок устанавливается в 1. Каждый раз, когда создается связь между некоторым идентификатором и этим блоком, значение счетчика ссылок увеличивается на 1; каждый раз, когда такая связь уничтожается, значение счетчика ссылок уменьшается на 1. Когда значение счетчика ссылок становится равным нулю, соответствующий блок оказывается недоступным, а, следовательно, неиспользуемым. В этот момент он возвращается в список свободной памяти. Однако ведение счетчиков ссылок может значительно увеличить время исполнения программы, поэтому в администраторах этот метод практически не используется, а контроль за отсутствием висящих ссылок возлагается на программиста.