Tafelübung zu BS 4. Speicherverwaltung

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1 Tafelübung zu BS 4. Speicherverwaltung Olaf Spinczyk Arbeitsgruppe Eingebettete Systemsoftware Lehrstuhl für Informatik 12 TU Dortmund 1

2 Agenda Besprechung Aufgabe 3: Deadlock Speicherverwaltung sizeof und memcpy malloc und free brk und sbrk doppelt verkettete Listen Speicherlayout für A4 Klausuraufgabe BS: U4 Speicherverwaltung 2

3 Besprechung Aufgabe 3 Foliensatz Besprechung BS: U4 Speicherverwaltung 3

4 sizeof sizeof gibt größe einer Variable oder eines Typs im Speicher zurück wird zur Kompilierzeit bestimmt unärer Operator keine Funktion! auch für s geeignet! Anwendungsbeipiel: #include <stdio.h> foo long a; long b;; int main() char c; printf("%lu, %lu, %lu", sizeof c, sizeof(int), sizeof( foo)); return 0; BS: U4 Speicherverwaltung 4

5 memcpy(3) Memcpy(3) ( memory copy ) void* memcpy(void *dest, const void *src, size_t n); benötigt #include <string.h> *dest gibt Zielspeicherstelle an *src gibt Ursprungsspeicherstelle an n gibt die Zahl der zu kopierenden Bytes an gibt pointer auf dest zurück BS: U4 Speicherverwaltung 5

6 malloc(3) / free(3) malloc(3) ( memory alloc ) void *malloc(size_t size); size); reserviert size Bytes Speicher auf dem Heap gibt pointer auf Anfang des Speicherbreichs zurück Rückgabe von NULL im Fehlerfall free(3) void free(void *ptr); gibt zuvor mit malloc (oder calloc/realloc) belegten Speicher wieder frei free darf nur einmal für einen Speicherblock aufgerufen werden, sonst undefiniertes Verhalten *ptr gibt Start des freizugebenden Speicherblocks an BS: U4 Speicherverwaltung 6

7 brk(2) / sbrk(2) verändern sog. program break des Prozesses benötigen #include <unistd.h> brk(2) int brk(void *addr); setzt den program break auf addr gibt im Fehlerfall -1 zurück, sonst 0 sbrk(2) void *sbrk(intptr_t increment); Inkrementiert/dekrementiert den program break gibt im Fehlerfall (void*) 1 zurück, sonst vorherige Adresse des program break sbrk(0) gibt den aktuellen program break zurück BS: U4 Speicherverwaltung 7

8 Doppelt verkettete Listen Head/Tail geben erstes bzw. letztes Element der Liste an Zeiger auf vorheriges und nächstes Element ein wenig Pointer-Arithmetik Grundstruktur eines Knotens: *prev; *prev; /*Pointer /*Pointer auf auf vorheriges vorheriges Element*/ Element*/ *next; *next; /*Pointer /*Pointer auf auf nächstes nächstes Element*/ Element*/ int int val; val; /*Dateninhalt /*Dateninhalt des des Knotens*/ Knotens*/ ; ; BS: U4 Speicherverwaltung 8

9 Listen Beispiele: Globales und main #include #include <stdlib.h> <stdlib.h> /*fuer /*fuer malloc*/ malloc*/ #include #include <stdio.h> <stdio.h> /*fuer /*fuer Ausgabe*/ Ausgabe*/ #define #define LENGTH LENGTH 5 5 *head; *head; /*erstes /*erstes Element*/ Element*/ *tail; *tail; /*letztes /*letztes Element*/ Element*/ int int main() main() *tmp *tmp NULL; NULL; createlist(length); createlist(length); /*Liste /*Liste anlegen*/ anlegen*/ printlistvalues(); printlistvalues(); doublecenter(); doublecenter(); /*mittleres /*mittleres Element Element doppeln*/ doppeln*/ printlistvalues(); printlistvalues(); if((tmp if((tmp removeat(length removeat(length -1)) -1))!! NULL) NULL) free(tmp); free(tmp); /*Speicher /*Speicher wieder wieder freigeben*/ freigeben*/ printlistvalues(); printlistvalues(); return return 0; 0; BS: U4 Speicherverwaltung 9

10 Listen Beispiele: Anlegen void void createlist(int createlist(int length) length) int int i; i; *prev *prev NULL; NULL; *tmp *tmp NULL; NULL; for(i0; for(i0; i<length; i<length; i++) i++) /*Notwendigen /*Notwendigen Speicher Speicher beziehen*/ beziehen*/ if((tmp if((tmp malloc(sizeof malloc(sizeof ( ( ))) ))) NULL) NULL) perror("malloc"); perror("malloc"); exit(exit_failure); exit(exit_failure); if(prev if(prev!! NULL) NULL) prev->next prev->next tmp; tmp; else else head head tmp; tmp; tmp->prev tmp->prev prev; prev; tmp->next tmp->next NULL; NULL; tmp->val tmp->val i; i; prev prev tmp; tmp; tail tail tmp; tmp; BS: U4 Speicherverwaltung 10

11 Listen Beispiele: Ausgeben void void printlistvalues() printlistvalues() *tmp *tmp head; head; while(tmp while(tmp!! NULL) NULL) /*Ende /*Ende der der Liste*/ Liste*/ printf("%d printf("%d -> -> ", ", tmp->val); tmp->val); tmp tmp tmp->next; tmp->next; printf("null\n"); printf("null\n"); BS: U4 Speicherverwaltung 11

12 Listen Beispiele: Mitte verdoppeln void void doublecenter() doublecenter() *forw *forw head; head; *back *back tail; tail; while(forw while(forw!! back) back) if(forw->next if(forw->next back) back) /*Betrachtete /*Betrachtete Elemente Elemente liegen liegen nebeneinander*/ nebeneinander*/ printf("two printf("two center-elements, center-elements, taking taking first\n"); first\n"); break; break; forw forw forw->next; forw->next; /*Von /*Von vorne vorne nach nach hinten*/ hinten*/ back back back->prev; back->prev; /*Von /*Von hinten hinten nach nach vorne*/ vorne*/ if(!forw) if(!forw) printf("no printf("no elements elements in in list\n"); list\n"); return; return; forw->val forw->val * * 2; 2; /*Wert /*Wert verdoppeln*/ verdoppeln*/ BS: U4 Speicherverwaltung 12

13 Listen Beispiele: Element entfernen * * removeat(int removeat(int index) index) int int i; i; *tmp *tmp head; head; for(i0; for(i0; i<index i<index && && tmp; tmp; i++) i++) /*Liste /*Liste bis bis index index durchlaufen*/ durchlaufen*/ tmp tmp tmp->next; tmp->next; if(!tmp) if(!tmp) printf("index printf("index out out of of range"); range"); return return NULL; NULL; if(tmp->next) if(tmp->next) tmp->next->prev tmp->next->prev tmp->prev; tmp->prev; else else /*Ende /*Ende der der Liste*/ Liste*/ tail tail tmp->prev; tmp->prev; if(tmp->prev) if(tmp->prev) tmp->prev->next tmp->prev->next tmp->next; tmp->next; else else head head tmp->next; tmp->next; return return tmp; tmp; BS: U4 Speicherverwaltung 13

14 Speicherplatzierungsstrategien First Fit erste passende Lücke Rotating First Fit / Next Fit wie First Fit, aber Start bei der zuletzt zugewiesenen Lücke vermeidet viele kleine Lücken am Anfang der Liste (wie bei First Fit) Best Fit kleinste passende Lücke Worst Fit größte passende Lücke Buddy-Verfahren sukzessives Halbieren des freien Speichers bis zum Best Fit der angeforderten Speichermenge BS: U4 Speicherverwaltung 14

15 Speicherlayout A4 STACK... heap_chunk sizeof(...) [DATA] data start addr heap_chunk [DATA] heap_chunk.size [DATA].prev heap_chunk heap_chunk.next TEXT, BSS, DATA BS: U4 Speicherverwaltung 15

16 Tafelübung zu BS Klausuraufgabe Olaf Spinczyk Arbeitsgruppe Eingebettete Systemsoftware Lehrstuhl für Informatik 12 TU Dortmund BS: U4 Speicherverwaltung 16

17 Klausuraufgabe: Synchronisierung Initialwerte der Semaphore: chicken1() printf("to"); printf("to"); printf("other"); S1 S2 S3 chicken2() printf("get"); chicken3() printf("the"); printf("side"); BS: U4 Speicherverwaltung 17

18 Klausuraufgabe: Synchronisierung Initialwerte der Semaphore: chicken1() printf("to"); V(S2); P(S1); printf("to"); V(S3); P(S1); printf("other"); V(S3); S1 0 S2 0 S3 0 chicken2() P(S2); printf("get"); V(S1); chicken3() P(S3); printf("the"); V(S1); P(S3); printf("side"); BS: U4 Speicherverwaltung 18

19 Klausuraufgabe: Synchronisierung BS: U4 Speicherverwaltung 19