Pointer / Referenz - Theorie

[yeTh7]

Hallo!

Ich verstehe zwar wie man in der Praxis mit dem Thema umgeht, hätte aber eine Grundlagenfrage.

Ich bin vor kurzem zufällig wieder über das "pass by value" Konzept von Java gestolpert und dabei kam mir folgender Gedanke:

Das gegenteilige "pass by reference" Konzept stelle ich mir wie Referenzen in C++ vor. Diese sind (zumindest konzeptionell) wie ein Alias für eine bestimmte Speicheradresse gedacht. Also verweisen beide Variablen auf den selben Speicherbereich. Pointer hingegen beinhalten die Ziel-Adresse selbst in einem eigenem Speicherbereich.

Vermutung: Die allgemeine Zuordnung von alphabetischen Variablennamen (wie wir sie verwenden) zu den tatsächlichen Speicheradressen muss doch in Form irgendeiner Tabelle realisiert sein. Wäre es also nicht performanter, das Pointerkonzept auch direkt dort zu realisieren? Sprich, bei Zuweisung eines Pointers zu einem bestehenden Objekt, einfach einen weiteren Eintrag in der Zuordnungstabelle anlegen.

Beispiel:
a = new Object();
d = a

sähe dann im Speicher so aus:
Variable -> Speicheradresse
a -> 0001
b -> 0002
c -> 0003
d -> 0001

So würde man sich doch das Abspeichern der Speicheradresse in einer eigenen Speicherzelle sparen. Wäre also immer ein Schritt weniger.

Nachdem aber auch in C++ Referenzen (die gedanklich diesem Konzept entsprechen) technisch als Pointer realisiert sind, wird es hier einen guten Grund geben, warum meine Idee keinen Sinn macht.

Kann mir diesen jemand erklären?

Danke schonmal im Voraus!

 

[kneitzel]

Es geht ja nicht nur um das Abspeichern / Aufrufen von Daten. Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Freigabe wenn etwas nicht mehr benutzt wird. Somit brauchst du etwas mehr wie den reinen Zeiger ...

Da gibt es übrigens auch einiges an Dokumentation zu ... bin nur gerade auf dem Handy unterwegs .... liefere ich ggf später noch paar Links nach.

 

[kneitzel]

Bin jetzt etwas schneller als erwartet wieder an meinen Rechner gekommen .... also generell ist es so, dass es in der Spezifikation keine Vorgabe gibt, wie das umgesetzt wird. (Java Virtual Machine Specification 2.7 Object Representation - https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se13/html/index.html: "The Java Virtual Machine does not mandate any particular internal structure for objects.")

Das, was ich hier jetzt grob umschreibe sowie die Links beziehen sich (so ich auf die Schnelle Nichts übersehen habe) auf die Hotspot Implementation von Oracle, die auch als OpenSource freigegeben wurde (Und so wohl in den meisten VMs verwendet wird).

Da ist dann von oop - ordinary object pointers - die Rede. Und da wird dann noch etwas unterschieden, denn es gibt da diverse Feinheiten, je nachdem, worauf ich verweise. Ist es eine Instanz? Ein Array auf value Werte? Ein Array auf Instanzen, Ein Array auf Typen ... Sieht man etwas, wenn man z.B. auf https://github.com/openjdk/jdk/tree/master/src/hotspot/share/oops schaut. Da sind die Klassen rund um oop.

Aber - das was man dann in erster Linie hat, ist tatsächlich ein Zeiger. Auf 64 Bit Systemen ein 64 Bit Zeiger, auf 32 Bit Systemen ein 32 Bit Zeiger. Aber das wäre zu einfach. Es gibt daher auch noch CompressedOops. Das ist recht interessant - aber anstatt das näher zu erläutern einfach ein paar Links zum selbst lesen.

CompressedOops - CompressedOops - OpenJDK Wiki

wiki.openjdk.java.net

Java ™ HotSpot Virtual Machine Performance Enhancements

Compressed OOPs in the JVM | Baeldung

Find out how to tune the JVM to use memory more efficiently and address 32Gb of heap even in a 32-bit system.

www.baeldung.com

Das wiki vom openjdk ist recht interessant - das wäre ggf. eine Anlaufstelle, so einen dies wirklich interessiert. Aber ganz wichtig: Da geht es um eine Implementierung nicht in Java. Wer Java entwickeln will, der braucht das garantiert nicht. C++ Entwickler, die sich genau mit der Thematik beschäftigen, die sind hier aber dann durchaus richtig.


Zum Auto fahren musst du nicht wissen, wie die Ventile im Motor, die Du nicht einmal sehen kannst, genau aufgebaut sind. Also incl. so Fakten wie Stabilität / Kräfte, die diese aushalten müssen, wie diese hergestellt werden, wie Werkstoffe hier gehärtet werden müssen um tauglich zu sein, ....
Das kann natürlich sehr interessant sein, aber es hilft nicht beim Auto fahren

 

[yeTh7]

Zum Auto fahren musst du nicht wissen, wie die Ventile im Motor, die Du nicht einmal sehen kannst, genau aufgebaut sind. Also incl. so Fakten wie Stabilität / Kräfte, die diese aushalten müssen, wie diese hergestellt werden, wie Werkstoffe hier gehärtet werden müssen um tauglich zu sein, ....
Das kann natürlich sehr interessant sein, aber es hilft nicht beim Auto fahren

Das ist mir schon klar.

Dennoch mag ich es, wenn ich die Dinge die ich mache grundlegend verstehe. Dabei muss das nicht bis in die Implementationsschicht genau sein. Konzeptuell reicht.

Ich fand das Pointer Konzept immer sehr schön. Bis ich dann verinnerlichte, dass es evtl ein unnötiger Schritt wäre, wenn man ohnehin mit einer Speichertabelle arbeiten muss.

Aber ich denke sowas in die Richtung wie aus deinem ersten Post könnte Sinn machen. Evtl auch, dass man im Speicher flexibler zusätzliche Informationen ablegen kann? Und die Zuordnungstabelle einfach nur zum Zwecke der Zuordnung verwendet werden soll.