GC垃圾回收 与 C++引用计数算法

GC（垃圾收集garbage collection）

垃圾收集器是一种动态存储分配器，它自动释放程序不再需要的已分配的块，这些块也称为垃圾。在程序员看来，垃圾就是不再被引用的对象。自动回收垃圾的过程则称为垃圾收集（garbage collection）。在一个支持垃圾收集的语言中，程序显式地申请内存，但从不需要显式的释放它们。垃圾收集器会定期识别垃圾块，并将垃圾块放回空闲链表中。显然，C语言的malloc包不是一个带GC功能的分配器，程序员显式 调用malloc分配内存，也需要显式调用free释放它。而像java、C#这些语言等则提供了垃圾收集器。

 

有向可达图与根集

垃圾收集器将存储器视为一张有向可达图。图中的节点可以分为两组：一组称为根节点，对应于不在堆中的位置，这些位置可以是寄存器、栈中的变量，或者是虚拟存储器中读写数据区域的全局变量；另外一组称为堆节点，对应于堆中一个分配块，如下图：

 

 

 

当存在一个根节点可到达某个堆节点时，我们称该堆节点是可达的，反之称为不可达。不可达堆节点为垃圾。可见垃圾收集的目标即是从从根集出发，寻找未被引用的堆节点，并将其释放。

引用计数算法

引用计数算法是唯一一种不用用到根集概念的GC算法。其基本思路是为每个对象加一个计数器，计数器记录的是所有指向该对象的引用数量。每次有一个新的引用指向这个对象时，计数器加一；反之，如果指向该对象的引用被置空或指向其它对象，则计数器减一。当计数器的值为0时，则自动删除这个对象。这个思路可以参考C++ 引用计数技术及智能指针的简单实现。

引用计数算法的优点是实现简单，在原生不支持GC的语言中也能容易实现出来。另一个优点这种垃圾收集机制是即时回收，也即是对象不再被引用的瞬间就立即被释放掉。而其缺点是若存在对象的循环引用，无法释放这些对象，例图：

 

 

 

缺点二是多个线程同时对引用计数进行增减时，引用计数的值可能会产生不一致的问题，必须使用并发控制机制解决这一问题，也是一个不小的开销。

2、 Mark & Sweep 算法（标记清除算法）

3、 节点复制算法

C++垃圾回收机制

C语言本身没有提供GC机制，而C++ 11则提供了基于引用计数算法的智能指针进行内存管理。也有一些不作为C++标准的垃圾回收库，如著名的Boehm库。借助其他的算法也可以实现C/C++的GC机制，如前面所说的标记清除算法。