引用计数算法

定义

采用计数器记录对象被引用的次数，然而在引用计数法中并没有明确启动 GC 的语句，而是通过增减计数器的值来进行内存管理。new_obj() 函数和 update_ptr()函数都会涉及计数器的增减。

引用计数法中的对象

new_obj伪代码

new_obj(size) {
    // 分配空间
    obj = pickup_chunk(size, $free_list);
    if (obj == NULL) {
        allocation_fail();
    } else {
        // 若成功，则将计数器置为1
        obj.ref_cnt = 1;
        return obj;
    }
}

update_ptr伪代码

// 更新指针 ptr，使其指向对象 obj
update_ptr(ptr, obj) {
    // 对指针 ptr 新引用的对象(obj)的计数器进行增量操作
    inc_ref_cnt(obj);
    // 对指针 ptr 之前引用的对象(*ptr)的计数器进行减量操作
    dec_ref_cnt(*ptr);
    *ptr = obj;
}

// 计数器自增方法
inc_ref_cnt(obj) {
    obj.ref_cnt++;
}

// 计数器自减方法
dec_ref_cnt(obj) {
    obj.ref_cnt--;
    if (obj.ref_cnt == 0) {
        // 循环递归处理子节点
        for (child : children(obj)) {
            dec_ref_cnt(*child);
        }
        // 将 obj 连接到空闲链表
        reclaim(obj);
    }
}

为什么先inc_ref_cnt，后dec_ref_cnt？防止处理 ptr 和 obj 是同一对象时，ptr 的计数器的值有可能变为 0 而被回收。

update_ptf执行情况

延迟引用计数法

让从根引用的指针的变化不反映在计数器上，使用ZCT表事先 记录下计数器值在 dec_ref_cnt() 函数的作用下变为 0 的对象。

延迟引用伪代码

dec_ref_cnt(obj) {
    obj.ref_cnt--;
    if (obj.ref_cnt == 0) {
        // 若表满，则需要减少其中对象
        if (is_full($zct) == TRUE) {
            scan_zct();
        }
        // 把 obj 添加到 $zct
        push($zct, obj);
    }
}

inc_ref_cnt(obj) {
    // 分配空间
    obj = pickup_chunk(size, $free_list);
    if (obj == NULL) {
        // 清理空间
        scan_zct();
        // 再次分配
        obj = pickup_chunk(size, $free_list);
        if (obj == NULL) {
            allocation_fail();
        }
        obj.ref_cnt = 1;
        return obj;
    }
}

scan_zct() {
    // 处理根对象+1
    for (r : $roots) {
        (*r).ref_cnt++;
    }
    for (obj : $zct) {
        // 处理引用为0的对象，并进行回收
        if (obj.ref_cnt == 0) {
            remove($zct, obj);
            delete(obj);
        }
    }
    // 处理根对象-1
    for (r : $roots) {
        (*r).ref_cnt--;
    }
}

delete(obj) {
    // 循环递归处理子对象-1
    for(child : children(obj) {
        (*child).ref_cnt--;
        // 回收计数器值为0的对象
        if((*child).ref_cnt == 0) {
            delete(*child);
        }
    }
    // 回收obj
    reclaim(obj);
}

Sticky引用计数法/1位引用计数法

1 位引用计数法是 Sticky 引用计数法的一个极端例子，因为计 数器只有 1 位大小，所以瞬间就会溢出，看上去几乎没什么意义

使用 1 位计数器的对象的处理方法

copy_ptr函数

copy_ptr(dest_ptr, src_ptr) {
    delete_ptr(dest_ptr);
    *dest_ptr = *src_ptr;
    set_multiple_tag(dest_ptr);
    if (tag(src_ptr) == UNIQUE) {
        set_multiple_tag(src_ptr);
    }
}

delete_ptr(ptr) {
    if (tag(ptr) == UNIQUE) {
        reclaim(*ptr);
    }
}

部分标记-清除法