C語言解譯器的實現–儲存結構(一)

上一篇：C語言解譯器的實現--序(零)

目錄：

     1. 記憶體池

     2. 棧

     3. Hash表

1.記憶體池
  在一些小的程式裡，沒什麼必要添加記憶體管理模組在裡面。但是對於比較複雜的代碼，如果需要很多的記憶體操作，那麼加入自己的記憶體管理是有必要的。至少有一些好處：能夠加快記憶體的申請和釋放；能夠輕鬆的尋找記憶體泄露問題；能夠對整個軟體的記憶體消耗做一個比較精確的統計；對以後的最佳化有很大的好處等等。所以，在我的解譯器裡，我加入了一個簡單的記憶體管理模組，仿造了記憶體池的做法。
  主要思想是這樣的：
  a.記錄所有的申請的記憶體
  b.當釋放記憶體時，記錄下來以供下次申請使用
  c.申請記憶體時，可以直接使用前面釋放過的記憶體
  為了達到以上的功能。我為申請記憶體的大小劃分粒度，例如：我得粒度這麼安排{16,32,64,128,...}那麼申請17個位元組的大小時候，我會申請32個位元組的大小。這樣子方便管理。並且為每個粒度建立一個可用記憶體的雙向鏈表。申請記憶體時，就可直接從這些鏈表頭中申請（即將一個節點從鏈表頭移除，作為被申請的空間，並插入到在使用的鏈表中），記憶體的釋放則是一個想法的過程。這些的儲存結構如下所示：
 
  （圖1.1 記憶體池的儲存結構）
 
typedef struct _pool_block{
    int size;
    void * data;
    struct _pool_block * next;
    struct _pool_block * pre;
}pool_block_t;

typedef struct _pool{
    int num_all;
    int num_free;
    pool_block_t * list_all;
    pool_block_t * list_free[POOL_ATOM_NUM];
}pool_t;

int pool_atom_tab[POOL_ATOM_NUM] = {
    32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096, 8192, -1
};

  說明：
  a.記憶體的申請會按照pool_atom_tab數組中的大小對齊，比如申請10byte，那麼，我會申請32byte.
  b.為每個粒度儲存一個雙向鏈表，用於儲存被釋放的記憶體。如果要申請的記憶體超過8192，那麼我直接調用系統的malloc，釋放時，直接調用free.
  c.記憶體申請過程：到相應的粒度鏈表（list_free）中查看是否有可用記憶體，如果有，直接將它從該list_free鏈表中移動到list_all鏈表。
  d.記憶體釋放過程：要釋放的記憶體必定儲存在list_all中，根據它的大小，把它移動到相應的list_free鏈表。
  e.pool_block_t結構被放置在申請記憶體的前面，則在釋放時，直接根據Buffer指標就可得到pool_block_t的位置，從而得到next和pre，快速的在鏈表中移動。

2.棧
  棧在解譯器中用到的地方很多，不管是運算式的解析，還是代碼塊的解析，類型的解析，等等都用到了棧。所以不實現它是不可能的事，不過在資料結構中他是最簡單的了，無非就是申請一個空間，按一個一個的節點儲存進去，按一個一個的節點取出來。沒什麼技巧在裡面，只是這個我讓棧的大小空間是自動成長和減小的，這麼做的目的是：棧的空間僅僅限制於記憶體的大小。但是，這麼做得缺點是，當棧的空間大小自動變化時，棧內的資料要被複製一遍，這務必會影響效率。但沒有辦法，暫時之能這樣了。唯一的辦法是在時間和空間上做一個選擇。
  棧的儲存結構如下：
 
  （圖1.2 棧的儲存結構）
 
typedef struct _stack{
    int item_len;
    int item_num;
    int stack_size;
    char *p;
}stack_t;
  
  說明：
  item_len:   儲存每個節點的長度
  item_num:   棧中節點的個數
  stack_size: 棧中可儲存的節點個數
  p:          指向棧空間
  a.當節點的個數item_num大於stack_size,那麼必須重新申請空間，將原來的資料拷貝到新的空間。
  b.當節點的個數減小到一定的數量時，可以重新申請小的資料空間，釋放原來大的空間。

3.hash表
  hash由於其快速的尋找能力而著稱，但是它太浪費記憶體了，所以用得的比較少，僅僅是在函數的調用時被使用。因為函數的調用是頻繁的，如果從頭尋找函數，那將浪費很多的時間。這裡引入hash也是必要的。
 
#define HH_TAB_SIZE 128

typedef struct _hh_node{
    unsigned int hash, klen, dlen;
    void * key;
    void * data;
    struct _hh_node *next;
}hh_node_t;

typedef struct _hh_head{
    unsigned int node_num;
    hh_node_t *  node_list;
}hh_head_t;

typedef struct _hh_hash{
    hh_opts_t opts;
    hh_head_t tabs[HH_TAB_SIZE];
}hh_hash_t;

typedef struct _hh_opts{
    int (*cmp_key)(void *key1, void *key2);
    unsigned int (*get_hash)(void *key);
    void * (*new_key)(int);
    void * (*new_data)(int);
    void (*del_key)(void *key);
    void (*del_data)(void *data);
}hh_opts_t;