Книга: Язык программирования Си для персонального компьютера

Модели памяти СП ТС

Модели памяти СП ТС

Организация работы с моделями памяти в СП ТС имеет ряд отличий от СП MSC.

В дополнение к описанным выше моделям СП ТС имеет еще одну — tiny (минимальную). В этой модели вся программа — код, данные, стек, динамическая память — размещается в одном сегменте. Таким образом, размер программы ограничен 64 Кбайтами. Все указатели в этой модели имеют тип near. Программы модели памяти tiny могут быть преобразованы в формат выполняемых файлов СОМ операционной системы MSDOS.

В компактной и большой моделях статические данные занимают не несколько сегментов, а один. В этом сегменте также размещается стек. По умолчанию для данных используются указатели типа far, однако для статических данных лучше применять указатели типа near. В компактной, большой и максимальной моделях стек занимает отдельный сегмент.

Только в максимальной модели памяти СП ТС позволяет статическим данным занимать более одного сегмента, т. е. более 64 Кбайтов. Однако в одном исходном файле может быть не более 64 Кбайтов статических данных. Вследствие этого недопустимы массивы, превышающие по размеру 64 Кбайта.

Указатели типа huge в СП ТС всегда хранятся в нормализованном виде, так что значение смещения никогда не превышает 15. Нормализация требует дополнительных временных затрат при работе с указателями тип huge, но зато позволяет применять к ним операции отношения (с ненормализованными 32-битовыми указателями операции отношения работают некорректно).

Допустимо применение модификатора huge к функциям и указателям на функции.

Имеется также четыре специальных указателя типа near с именами _cs, _ds, _ss, _es. Это 16-битовые указатели, ассоциированные с сегментными регистрами микропроцессора, содержащими адреса сегментов кода, данных, стека и динамической памяти, соответственно. Например, указатель р, объявленный следующим образом

char _ss *р;

будет содержать 16-битовое значение, хранящееся в сегменте стека.

Объявления с модификаторами near, far, huge отличаются тем, что нельзя модифицировать тип адреса самого указателя. Модификатор в объявлении указателя может стоять только перед звездочкой, тем самым объявляя указатель на модифицируемый тип. А объявление

int * far р;

допустимое в СП MSC, считается ошибкой в СП ТС.

ЧАСТЬ II

СТАНДАРТНАЯ БИБЛИОТЕКА ЯЗЫКА СИ

В языке Си стандартная библиотека более сильно интегрирована с языком по сравнению с другими языками программирования высокого уровня. Без использования функций стандартной библиотеки не может быть написана ни одна серьезная программа на языке Си, в частности потому, что в самом языке Си нет никаких средств ввода/вывода информации.

Стандартную библиотеку функций языка Си можно разделить на две категории: функции, которые имеются в библиотеке любой системы программирования языка Си для различных операционных систем и различных архитектур компьютеров, и функции, которые являются уникальными в рамках какой-либо системы программирования, или обеспечивают доступ к специфическим возможностям конкретной операционной системы, или связаны с конкретной архитектурой компьютера.

Функции первой категории образуют переносимое ядро библиотеки; программы, в которых используются только такие библиотечные функции, могут быть перенесены в другую систему программирования, другую операционную систему и/или на другой тип архитектуры компьютеров с наименьшими затратами. Плата за универсальность и переносимость — невозможность воспользоваться специфическими средствами, предоставляемыми конкретной вычислительной средой.

Функции второй категории предоставляют возможность получить доступ к функциям ядра данной операционной системы, к внутренним структурам данных операционной системы, к регистрам используемых аппаратных устройств. Кроме того, ко второй категории относятся функции, которые добавлены в библиотеку, исходя из вкусовых привязанностей разработчиков конкретной системы программирования — как им видится удобный набор средств для разработки различных алгоритмов (сравните, например, функции setmem и memset). В современных системах программирования Си в рамках общей тенденции к стандартизации такие необоснованные расширения библиотек сокращаются, но в ранних системах программирования разнобой был крайне высок.

К сожалению, наборы функций второй категории не согласованы даже для различных систем программирования в рамках одной операционной системы на одном типе архитектур компьютеров. Четко прослеживается это и на примере систем программирования ТС и MSC. Библиотечные функции, обеспечивающие интерфейс для вызова одной и той же функции операционной системы, могут иметь не только разные параметры, но и разные названия.

Эти несогласованности объясняются, с одной стороны, коммерческими соображениями — стремлением удержать под контролем рынок программного обеспечения, чтобы пользователи, начавшие программировать с использованием одной системы программирования, покупали затем более новые программные продукты той же фирмы, а с другой стороны, поздним появлением стандарта на язык и на его библиотеку и независимости эволюции от версии к версии каждой системы программирования. При этом, надо отметить, происходит постепенное сближение различных систем программирования по мере того, как каждая из них заимствует наиболее ценные идеи у конкурентов. Так, различия между библиотеками более поздних версий систем программирования MSC и ТС отчасти сокращены по сравнению с первыми версиями.

Данную часть книги следует рассматривать в первую очередь как справочник по стандартной библиотеке языка Си двух систем программирования — MSC и ТС — для компьютеров типа IBM PC. Она также будет полезна для разработчиков новых систем программирования Си, поскольку в ней проводится сравнение реализации различных библиотечных функций двух широко распространенных систем программирования.

Из-за ограничений по объему в книгу не вошло описание специальных графических библиотек Си систем программирования MSC и ТС.

Структура описания библиотеки такова: сначала дается краткое описание различных групп функций и вводятся основные понятия, используемые далее при описании библиотечных функций. Затем приводится полное описание всех функций в алфавитном порядке.

Предпринята попытка дать детальное описание библиотечных функций, приводится описание используемых констант, как они описываются (с помощью директивы препроцессора #define) во включаемых файлах.

Авторы считают, что для эффективной разработки качественного программного обеспечения на языке Си программист должен представлять нижний уровень реализации языка и его стандартной библиотеки. Поэтому иногда дается описание деталей (в частности, связанных с использованием системных вызовов ОС и имен типов, введенных с помощью конструкции typedef), которые часто сознательно замалчиваются в документации по библиотекам.

По нашему мнению, пользователь должен обладать полной информацией, осознавая при этом, с какими проблемами он столкнется при переносе программ в новую версию системы программирования, в новую операционную систему или на компьютер другой архитектуры.

Обозначение ANSI, используемое в полном описании библиотеки, указывает, что отмеченная библиотечная функция включена в стандарт языка Си.

Оглавление книги