Laufzeitstrukturen

Laufzeitstrukturen, oft auch Laufzeit- oder Run-time-Strukturen genannt, sind die Strukturen und Mechanismen, die während der Ausführung eines Programms im Speicher vorhanden sind oder dynamisch erzeugt werden. Sie unterscheiden sich von Compile-Time-Strukturen, die vor der Ausführung festgelegt werden.

Zu den zentralen Laufzeitstrukturen gehören Speicherschichten wie Stack und Heap, sowie der Laufzeitumgebungsrahmen einer virtuellen Maschine oder eines Interpreters. Der Stack verwaltet Aktivierungsrahmen bei Funktionsaufrufen; der Heap dient der dynamischen Zuweisung von Objekten. Zusätzlich können Speicherverwaltungsdienste wie Garbage Collection oder Referenzzählung laufen, um Speicher freizugeben.

Darüber hinaus existieren Laufzeitmetadaten und Typinformationen, die zur Typprüfung, zur dynamischen Bindung und zur Reflection verwendet werden. In vielen Sprachen werden Klassen- oder Typinformationen, Methoden-Dispatch-Tabellen und Loader-Komponenten als Laufzeitinfrastruktur bereitgestellt.

Moderne Laufzeitumgebungen umfassen oft weitere Bausteine wie Just-In-Time-Compiler, Code Cache, Interpreter-Schichten, Threads und Thread-Local Storage sowie Sicherheits- bzw. Sandbox-Dienste.

Beispiele: Die Java Virtual Machine (JVM) und der .NET Common Language Runtime (CLR) stellen umfassende Laufzeitstrukturen bereit, während Umgebungen wie CPython oder JavaScript-Engines eine Mischung aus Interpreter- und JIT-Techniken nutzen.

Die Laufzeitstruktur beeinflusst Leistung, Speicherbedarf und Fehlertoleranz eines Programms. Debugging und Optimierung betreffen oft Stack-Layout, Heap-Allokation, Garbage-Collection-Verhalten und Typauflösung.