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c++ - 如何在 C++ 中实现垃圾回收

coder 2023-05-01 原文

我看到一些关于在 C 中实现 GC 的帖子,有些人说不可能这样做,因为 C 是弱类型的。我想知道如何在C++中实现GC。

我想知道如何做。非常感谢!

这是我 friend 告诉我的彭博采访问题。那个时候他做的不好。我们想知道您对此的想法。

最佳答案

C 和 C++ 中的垃圾收集都是困难的主题,原因如下:

  1. 指针可以转换为整数,反之亦然。这意味着我可以拥有一 block 只有通过获取整数、将其类型转换为指针、然后取消引用才能访问的内存块。垃圾收集器必须小心,不要认为一个 block 实际上仍然可以到达。

  2. 指针不是不透明的。许多垃圾收集器,如停止和复制收集器,喜欢移动内存块或压缩它们以节省空间。由于您可以显式查看 C 和 C++ 中的指针值,因此很难正确实现。您必须确保,如果有人在将类型转换为整数时做一些棘手的事情,如果您移动了一 block 内存,您正确地更新了整数。

  3. 内存管理可以显式进行。任何垃圾收集器都需要考虑到用户可以随时显式释放内存块。

  4. 在 C++ 中,分配/释放和对象构造/销毁是分开的。可以为一 block 内存分配足够的空间来容纳一个对象,而无需在其中实际构造任何对象。一个好的垃圾收集器需要知道,当它回收内存时,是否为可能分配在那里的任何对象调用析构函数。对于标准库容器尤其如此,出于效率原因,它们通常使用 std::allocator 来使用此技巧。

  5. 可以从不同的区域分配内存。 C 和 C++ 可以从内置的 freestore(malloc/free 或 new/delete)或通过 mmap 或其他系统调用从操作系统获取内存,对于 C++,从get_temporary_bufferreturn_temporary_buffer。这些程序也可能从某些第三方库中获取内存。一个好的垃圾收集器需要能够跟踪对这些其他池中内存的引用,并且(可能)必须负责清理它们。

  6. 指针可以指向对象或数组的中间。在许多垃圾收集语言(如 Java)中,对象引用总是指向对象的开头。在 C 和 C++ 中,指针可以指向数组的中间,而在 C++ 中,指针可以指向对象的中间(如果使用多重继承)。这会使检测仍然可以访问的内容的逻辑变得非常复杂。

因此,简而言之,为 C 或 C++ 构建垃圾收集器非常困难。大多数在 C 和 C++ 中进行垃圾收集的库的方法都非常保守,并且在技术上是不健全的——例如,它们假设您不会获取指针,将其转换为整数,将其写入磁盘,然后加载它在稍后的某个时间回来。他们还假设内存中任何指针大小的值都可能是指针,因此有时会拒绝释放无法访问的内存,因为存在指向它的指针的可能性非零。

正如其他人所指出的,Boehm GC确实为 C 和 C++ 进行垃圾收集,但受到上述限制。

有趣的是,C++11 包含一些新的库函数,允许程序员将内存区域标记为可访问和不可访问,以应对 future 的垃圾收集工作。将来有可能用这种信息构建一个非常好的 C++11 垃圾收集器。但与此同时,您需要非常小心,不要违反上述任何规则。

关于c++ - 如何在 C++ 中实现垃圾回收,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/5009869/

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