Ambiente de Execução - Rotinas Rotinas/subrotinas são o conceito equivalente a chamadas a procedimentos e funções. Instrução de desvio (call) e de retorno (return) Possível passagem de argumentos (valores ou endereços) e retorno de resultado.

Rotinas Vamos estudar: protocolos de passagem de argumentos e retorno de resultados. Argumentos Implementação de rotinas recursivas.

Protocolo de chamada de rotinas Em uma máquina baseada em registradores: Parâmetros passados em registradores R1, R2, etc. Resultado em R0 Em uma máquina de pilha: Argumentos são passados no topo da pilha Resultado no topo da pilha, depois de removidos os argumentos.

Mecanismos de passagem de parâmetros Constant parameter ou value parameter ou call-by-value Variable parameter ou reference parameter ou call-by-reference

Call-by-Value os parâmetros são avaliados e seus valores passados ao procedimento chamado. Exemplos: C, Pascal.

Call-by-Value - implementação o procedimento que faz a chamada avalia os argumentos e coloca seus valores no topo da pilha. Um novo frame é empilhado sobre os argumentos, e carregado com dados de ligação (endereço de retorno, link dinâmico e link estático). A instrução de retorno desempilha o frame e coloca o resultado no topo da pilha.

Call-by-Value - exemplo program reference(input,output); var a,b : integer; procedure swap (x,y:integer); var temp : integer; begin temp := x; x := y; y := temp; end; a := 1; b :=2; swap(a,b); writeln(a,‘ ’, b) end

Call-by-Value - implementação operações nos argumentos não afetam os valores no frame (registro de ativação) do caller. única maneira de afetar o caller é através de variáveis não-locais, ou através de ponteiros passados explicitamente como valores.

Call-by-Value – exemplo em C swap (x,y); int *x, *y; { int temp; temp = *x; *x = *y; *y = temp; } main () { int a = 1,b = 2; swap (&a, &b); printf(“%d %d\n”,a,b)

Call-by-Reference parâmetros são passados por referência, i.e. o caller passa para o processo chamado um ponteiro para o endereço do parâmetro real. uma referência ao parâmetro formal no procedimento chamado torna-se, na realidade, uma referência indireta através do ponteiro.

Call-by-reference - exemplo program reference(input,output); var a,b : integer; procedure swap (var x,y:integer); var temp : integer; begin temp := x; x := y; y := temp; end; a := 1; b :=2; swap(a,b); writeln(a,‘ ’, b) end

Call-by-reference – exemplo 2 program reference(input,output); var i : integer; var a : array [1..10] of integer; procedure swap (var x,y:integer); var temp : integer; begin temp := x; x := y; y := temp; end; i := 5; swap(i,a[i]); end

Facilidades para alocação dinâmica de espaço Alocação explícita ou implícita Desalocação explícita ou implícita Exemplo: em Pascal, new e dispose, em C malloc/free.

Alocação e desalocação explícita - Exemplo type link = ^cell; cell = record info : integer; next : link end; var head : link; procedure insert(i : integer); var p : link; begin new(p); p^info := i; p^next := head; head :=p end; begin head := nil; insert(1); insert(2); insert(3); writeln(head^.info); writeln(head^.next^.info); writeln(head^.next^.next^.info) end.

Lixo begin head := nil; insert(1); insert(2); insert(3); head^.next := nil; writeln(head^.info) end. Linguagens funcionais e Java: coleta de lixo automática (garbage collection). C, Pascal: responsabilidade do programador.

Referências perdidas begin head := nil; insert(1); insert(2); insert(3); dispose(head^.next); writeln(head^.info) end. head^.next ainda existe, mas aponta para uma área que foi liberada.

Alocação explícita de blocos de tamanho fixo cada bloco aponta para o próximo bloco livre existe um ponteiro chamado available que aponta para o primeiro bloco. alocação e desalocação ocorre através da inserção ou remoção de um bloco na lista.

Alocação explícita de blocos de tamanho variável fragmentação ocorre após várias alocações e desalocações. uso de método first fit. vários algoritmos são possíveis para manter o controle de espaço disponível.

Desalocação implícita Exige cooperação entre o programa do usuário e o sistema de execução da linguagem, para saber quando um bloco não está mais sendo usado. cooperação ocorre através do uso de um formato fixo para os blocos alocados: tamanho do bloco (opc.) contador de referências (opc.) marca (opc.) ponteiros para blocos informação do usuário

Desalocação implícita É necessário saber da existência de todos os ponteiros armazenados: na pilha e na própria heap.

Técnicas para Desalocação implícita Contagem de referências: mantém a contagem de blocos que apontam para o bloco corrente; se o contador chega a zero o bloco é desalocado. Exemplo: p := q; Útil se não existem ciclos. Mark and scan: suspende temporariamente execução e percorre os ponteiros para determinar quais blocos estão sendo usados. implementação: 2-espaços, compactação, etc.