Организация памяти

Существует несколько ключевых вопросов, на которые вы должны уметь быстро отвечать. А для этого необходимо, чтобы память находилась в более-менее организованном состоянии:

1. Известен некий участок памяти. Хранится ли в нем адрес или что-то другое - скажем, номер банковского счета?

2. Известен адрес. Ссылается ли он на объект или просто на случайное место в памяти?

3. Известен адрес объекта. К чему он относится - к вмещающему объекту или же к переменной или базовому классу другого объекта?

Блоки памяти

Управляемый блок памяти начинается с короткого заголовка, в котором хранится следующая

информация:

физический размер блока;

признак использования блока;

логический размер блока.

Первоначально вся память представляет собой один большой блок. Когда блок делится, он всегда делится пополам. Рекурсивное деление продолжается, пока не будет найден блок, размер которого равен минимальной степени 2, достаточной для хранения создаваемого объекта. В процессе удаления по начальному адресу блока и его размеру можно легко определить его парный блок; это обеспечивает эффективное объединение смежных свободных блоков.

А теперь ответим на вопросы, перечисленные выше.

Является ли значение адресом?

Является ли некоторая четрехбайтовая (на большинстве компьютеров) величина адресом памяти?

Будем считать, что является, если она указывает внутрь всего управляемого пространства (то есть исходного, неразделенного блока).

Является ли адрес адресом объекта?

Будем считать, что является, если адрес лежит в логическом диапазоне используемого блока. Логический диапазон начинается после заголовка и завершается на его логическом размере. Наименьший блок, содержащий данный адрес, находится с помощью поиска в бинарном дереве памяти. Если адрес находится за пределами управляемой памяти и указывает на неиспользуемый блок или на заголовок блока, он не может быть адресом объекта.

Ссылается ли адрес на объект верхнего уровня?

Если точка, на которую ссылается адрес, расположена сразу же после заголовка используемого блока, то адрес ссылается на объект верхнего уровня. Если адрес ссылается на некоторую внутреннюю точку объекта, он соответствует переменной класса или базовому классу вмещающего объекта.

Быстродействие

Если управляемая память имеет длину N байт и вы никогда не выделяете менее 2M байт, то ответы на все три вопроса потребуют не более N-M просмотров заголовков блоков. Например, если N=20 (один мегабайт), а M=4 (минимальный размер блока равен 16 байтам), потребуется не более 16 попыток. Это не так уж мало, поэтому важно найти оптимальный размер блока - большие блоки увеличивают фрагментацию, но сокращают количество просмотров.