Swap

Функция Swap() переключает активную половину. Сначала она вызывает Scavenge() в завершение предыдущего цикла, а потом сбрасывает все в исходное состояние, чтобы при следующем вызове функции Copy1() копирование пошло в обратную сторону.

void Space::Swap()

Scavenge(); Уничтожить объекты в неактивной половине if (active == &A)

active = &B; inactive = &A;

else

active = &A; inactive = &B;

active->Rei nitia1ize();

iterator = VoidPtr::poo1->iterator();

Copy1

Функция Copy1() рассматривает один объект. Если объект находится в неактивной половине, он копируется в активную. Если объекта нет, то в рамках текущей задачи мы предполагаем, что он находится в активной половине, а следовательно, был перемещен ранее.

void Space::Copy1()

if (!iterator->More())

Перебор закончен, удалить итератор и вытолкнуть из стека delete iterator;

iterator = iterator stack.Pop();

if (iterator == NULL) Готово!

Swap(); Начинаем двигаться в другую сторону

else

VoidPtr* vp = iterator->Next(); if (vp->address >= &inactive &&

vp->address < &inactive + sizeof(*insactive))

Объект доступен и его нужно переместить void* new space = active->Al1ocate(vp->size); if (new space == NULL)

Исключение - нехватка памяти memcpy(new space, vp->address, vp->size); vp->address = new space; iterator stack.Push(iterator); iterator = vp->address->Pointers();

Иначе перемещение уже состоялось

Оптимизация

Только что описанный алгоритм способен резко тормозить программу при каждом запуске функции Scavenge(). Для оптимизации по отдельности или вместе могут использоваться два следующих подхода:

1 . Функция Scavenge() работает поэтапно, а не как единая операция. Для этого вам придется модифицировать Copy1(), чтобы ее последовательный аналог вызывался до завершения сборки мусора.

2. Ведение отдельных списков используемых ведущих указателей для каждой половины вместо перебора содержимого VoidPtrPool для их поиска. При перемещении каждого объекта из неактивной половины в активную ведущий указатель также перемещается из одного списка в другой. В конце цикла уплотнения для неактивной половины остается список лишь тех ведущих указателей, которые должны быть уничтожены.

Вряд ли эти варианты оптимизации стоит применять в реальных проектах - особенно второй, поскольку ведение списков потребует значительно больших затрат памяти и быстродействия.

Внешние объекты

Объекты, которые существуют за пределами пространства сборки мусора, слегка усложняют нашу задачу. Объекты внутри пространства могут ссылаться на эти «внешние» объекты. Само по себе это не вызовет проблем, поскольку перемещаются только объекты неактивной половины. Проблемы возникают в ситуациях, когда внешние объекты ссылаются на внутренние. Вероятно, они будут использовать дескрипторы, но это заметно повысит сложность алгоритма сборки мусора/уплотнения. Потребуются следующие изменения:

1 . Каждый внешний объект также должен обладать средствами перебора указателей и соблюдать правило «дескрипторы повсюду», по крайней мере для ссылок на внутренние объекты.

2. Каждый внешний объект во время очередного прохода должен уметь помечать себя как просмотренный.

3. Если объект в функции Copy1() является внешним и непомеченным, он помечается, а его итератор заносится в стек, но сам объект при этом не перемещается.

Множественные пространства

Когда базовая структура будет налажена, объекты в пространстве сборки мусора можно без особых проблем объединить с объектами, управляемыми другими средствами. Главное - чтобы все объекты сотрудничали в процессе перебора указателей. Способ управления объектом легко определяется по его адресу.

Сборка мусора и уплотнение на месте

Решения из предыдущей главы, которые помогли нам превратить схему «дескрипторы повсюду» в уплотнение на месте, можно применить и в данной схеме. Это позволит организовать сборку мусора на месте и обойтись без копирования объектов в памяти. Существуют два варианта этой схемы: с уплотнением и без. В обоих случаях используется алгоритм пометки и удаления - на первом проходе определяются доступные объекты, а на втором происходит сборка мусора и при необходимости - уплотнение. Алгоритм предполагает, что в класс VoidPtr добавлен специальный «бит пометки»:

1. Снять пометку со всех VoidPtr, отсутствующих в списке свободных указателей.

2. Пометить все VoidPtr с ненулевым счетчиком ссылок; то есть пометить объекты, доступные непосредственно из стека.

3. Для каждого только что помеченного VoidPtr пометить все VoidPtr, внедренные в объекты, на которые они ссылаются. При этом используются те же итераторы, что и для алгоритма Бейкера.

4. Повторять шаг 3, пока удается находить новые помечаемые объекты.

5. Удалить все VoidPtr, не помеченные и не находящиеся в списке свободных; в свою очередь, это приведет к вызову деструкторов указываемых объектов. Если вы не собираетесь выполнять уплотнение, следует вернуть память, занимаемую этими объектами.

6. Если уплотнение выполняется, перебрать все помеченные VoidPtr в порядке возрастания адресов указываемых объектов и сместить объекты вниз для уплотнения фрагментированного пространства.

Сделать все это поэтапно несколько сложнее, но если действовать внимательно, возможно и это. Главное - помнить, что объект, ставший недоступным, доступным уже не станет. Объект, который был доступен в начале прохода, но стал недоступным во время него, можно не уничтожать. Память этого объекта будет возвращена во время следующей прогулки по памяти.

Нужно ли вызывать деструкторы?

Нужно ли вызывать деструкторы объектов, ставших недоступными? На этот вопрос трудно дать однозначный ответ. Хотите ли вы, чтобы они вызывали функции других объектов (доступных или нет)? Предполагается, что деструкторы не удаляют другие объекты; с этой целью мы и организовали сборку мусора, поэтому на долю деструкторов остается не так уж много. С другой стороны, иногда в своих деструкторах объекты делают что-то другое - например, освобождают системные ресурсы или закрывают файлы. В общем, у меня нет готового ответа. Решайте сами в зависимости от ситуации.

Только для профессиональных каскадеров

Наверняка вы заглянули в этот раздел хотя бы из любопытства, не правда ли? А может, вы стоите в книжном магазине и думаете, стоит ли покупать эту книгу, и вдруг при просмотре оглавления вам в глаза бросилось интригующее название. Да ладно, признавайтесь - я и сам такой.

Вместе с настоящими сорвиголовами, которые привыкли жить на грани риска, мы посмотрим, как организовать управление памятью для традиционных классов (в отличие от классов, построенных по принципу «дескрипторы повсюду»). Вероятно, приведенный ниже материал понадобится лишь очень немногим читателям, да и те должны очень хорошо программировать на С++. Ну, а если вы все еще раздумываете над тем, стоит ли покупать книгу - купите и прочитайте несколько сотен предыдущих страниц.

Ниже описаны некоторые концепции сборки мусора, которые не перемещают объекты в памяти и требуют никаких особых правил программирования (за исключением первой концепции). Я ограничиваюсь общими набросками, поскольку код сильно зависит от структур данных, выбранных для реализации архитектуры. В конце концов, превращение идей в программный код - право тех, кто на это способен.

Концепции «матери всех объектов»

Начнем с решений, построенных на идее «матери всех объектов» (Mother Of All Objects, MOAO). Чтобы не возвращать итератор для VoidPtr, виртуальная функция может возвращать итератор для void*& или MOAO*&. Выглядит вполне разумно, пока вы не остановитесь и спросите себя - а почему мы отказались от «дескрипторов повсюду»? Скорее всего, из-за того, что не могли в достаточной степени управлять ими. Возможно, вы унаследовали (шутка из области С++) библиотеку классов, созданную кем-то другим, и не захотели переписывать ее по принципу «дескрипторы, одни дескрипторы и ничего, кроме дескрипторов». Может, вы считаете, что ваши клиенты и коллеги попросту не поймут столь сложной архитектуры. А может, вам не хочется превращать С++ в некое подобие SmallTalk, хотя бы в области межобъектных ссылок. Какими бы причинами вы ни руководствовались, нелогично отказываться от «дескрипторов повсюду» и оставлять другие требования - производить все от общего базового класса, перебирать указатели и плясать вокруг адресов переменных и базовых классов. Давайте-ка лучше займемся тем, что достойно настоящих программистов.