垃圾收集的想法

Question

我正在开发一种使用 C++ 作为中间语言的玩具语言，目前它只支持三种类型，所有类型都来自基类：整数、列表和 lambda。所有函数都来回传递基类。编译后的代码在微控制器上运行，这意味着存在某些限制，我只有 8 kb 的 RAM，所以理想情况下，我想在使用完该对象后立即将其删除。另外，我无法访问大多数标准库（没有 Boost、STL 等...）。

所以我的问题是我应该如何解决这个问题？当我开始时，我虽然只使用共享指针，但事实证明，当将一堆整数添加到列表中时，这并不起作用。

Answer 1

垃圾收集总是会产生内存和 CPU 开销，因此在微控制器上您应该避免它。您可能想要使用的是简单的、旧的引用计数。对于 Objective-C 来说效果很好，每个 iPhone/iPad/iPod Touch 应用程序和很多（大多数？）Mac 应用程序都使用它。你可以这样做：

你的对象基类有一个整数，即引用计数器。一旦对象被分配，计数器就会设置为 1。有一个方法 retain 可以增加计数器，还有一个方法 release 可以减少计数器。一旦 release 使计数器达到 0，就会调用解构函数并释放（释放）对象。

您必须小心避免保留循环，即像 A <-> 上那样相互保留的对象。 B或A-> B-> C-> A 因为这样引用计数器就不能降至 0，并且会出现内存泄漏。苹果通过命名和其他约定解决了这个问题（例如，如果一个对象有委托，则永远不会保留该委托）。

引用计数的优点在于它可能是保持内存尽可能低的最佳“垃圾收集”方法。它的内存和CPU 开销相当低。它的主要缺点是前面提到的引用循环是一个问题，并且您还需要在程序中显式保留/释放，因为语言无法猜测何时不保留。

Answer 2

我知道垃圾收集的两种通用机制：

• 引用计数
• 标记和清除

有各种风格/改进，它们更多地对应于实现策略（分代，复制，压缩，...）。

一般来说，引用计数对于反应性来说是最好的（这在这里很重要），但是存在引用循环的问题（取决于您的玩具语言语义）。

有复杂的算法来处理周期的收集，但更简单的解决方案是：

• 使用引用计数进行在线维护
• 每当内存达到定义的阈值时，执行完整的“标记和清除”收集以收集泄漏的周期

Answer 3

其他人提到了引用计数及其循环依赖的问题。如果您想使用引用计数（如上所述，它快速且响应迅速），避免循环问题的一种方法是在所有地方使用值语义。如果您在用户级别没有指针/引用，那么您不必担心这些循环依赖关系。

为了节省内存，您可能需要使用一些写时复制语义。即：

x = list('a','b','c','d')
y = x; 
// x and y point to the same list in memory
y.replace(2, 'e') 
// x and y point to different lists in memory
// those 2 lists share instances of 'a', 'b', and 'd'

如果您不使用诸如写时复制之类的东西，则内存使用量可能会因值语义而激增。