内存管理

内存管理思路

V语言的内存管理还在开发中,目前的思路是这样:

  1. 当编译器编译代码时,如果能够判断一部分变量确定不再被引用,编译器会自动处理,自动插入free()函数到生成的代码中,自动释放变量.
  1. 如果编译器在编译时不能判断,会启用引用计数.
  1. 开发者可以让编译器自动释放自定义结构体的内存,通过增加.free()方法.
  1. 如果开发者真的希望,也可以在函数前加上[manualfree]注解,告诉编译器这个函数不需要自动内存控制,由开发者自己手工调用free()函数来管理内存的分配和释放

目前为止,你可以在编译时使用-autofree选项,试用编译器的自动释放内存功能,一旦这个内存管理功能开发完成后,就会变为编译器默认的选项.

V语言中限制没有全局变量,没有模块级变量,只有局部变量

变量只能在函数或者方法内部定义,所以当函数调用结束时,会自动回收函数栈内存

V的0.2版本发布后,增加了一个编译选项-autofree,可以实现自动释放内存

目前该选项还没有正式发布,不是编译器默认选项,需要人工添加,计划在0.3版本作为默认选项

可选GC

在V的内存管理没有成熟之前,可选GC算是一个备用方案

V使用的是开源的,通用的,C的垃圾回收器:

Boehm-Demers-Weiser Garbage Collector (bdwgc)

官网: https://www.hboehm.info/gc/

源代码: https://github.com/ivmai/bdwgc

boehm的发音是/bame/，是美式英语中一个从德文来的姓氏,是一个C的垃圾回收器

使用mark and sweep算法的增量式分代垃圾回收器

llvm, mono, gnu d compiler, gnu java compiler等也都使用该gc

一般的C代码中，只要将malloc, realloc替换成boehm相应的分配函数，再删除free调用，就带gc功能

安装(mac环境)

  • 安装libgc-dev包

    1. brew install libgc

  • 也可手工下载发布的稳定版本:

    https://github.com/ivmai/bdwgc/releases, 目前最新的稳定版是8系列

    下载完成后编译:

    1. cd bdwgc
    2. ./configure
    3. make -j
    4. make check

    编译完成后,把bdwgc目录复制到V源代码目录的thirdparty中

使用

在编译的时候加上 -gc boehm就可以把GC加入到你自己的代码中

  1. v -gc boehm xxx.v       // 带GC的编译
  2. v -gc boehm run main.v  // 带GC的运行
  3. v -prod -gc boehm main.v  // 生产编译带GC的代码

编译后文件大小对比

最简单的测试代码:

  1. fn main() {
  2.     println('from main')
  3. }

带GC的大概增加300K左右的大小

v v -gc boehm v -prod v -prod -gc boehm
209K 509K 52K 351K

代码中判断是否启用GC

一般的V代码很少用到

  1. $if gcboehm  {
  3. }

手动内存管理

除了使用-autofree自动管理内存,也可以使用—manualfree手动管理内存

也可以在模块或函数,使用[manualfree]注解,针对某个具体模块或函数,进行手动管理内存,如果进行手动内存管理,需要自行调用变量的free()方法进行释放

  1. [manualfree] // 如果注解在模块上,该模块的所有函数都进行手动内存管理
  2. module main
  4. fn abc() {
  5.     x := 'abc should be autofreed'
  6.     println(x)
  7. }
  9. [manualfree] // 如果注解在函数/方法上,该函数内进行手动内存管理
  10. fn xyz() {
  11.     x := 'xyz should do its own memory management'
  12.     println(x)
  13.     x.free() // 手动释放
  14. }
  16. fn main() {
  17.     abc()
  18.     xyz()
  19. }

V目前依赖libc

所以C标准库中手动管理内存的主要函数都可以使用,实现像C那样对内存的精确控制

  • malloc

    C 库函数 void *malloc(size_t size) 分配所需的内存空间，并返回一个指向它的指针

    1. void *malloc(size_t size)

    size — 内存块的大小，以字节为单位

  • calloc

    C 库函数 void *calloc(size_t nitems, size_t size) 分配所需的内存空间，并返回一个指向它的指针。malloc 和 calloc 之间的不同点是，malloc 不会设置内存为零，而 calloc 会设置分配的内存为零

    1. void *calloc(size_t nitems, size_t size)

    • nitems — 要被分配的元素个数

    • size — 元素的大小

  • realloc

    C 库函数 void *realloc(void *ptr, size_t size) 尝试重新调整之前调用 malloc 或 calloc 所分配的 ptr 所指向的内存块的大小

    1. void *realloc(void *ptr, size_t size)

    • ptr — 指针指向一个要重新分配内存的内存块，该内存块之前是通过调用 malloc、calloc 或 realloc 进行分配内存的。如果为空指针，则会分配一个新的内存块，且函数返回一个指向它的指针

    • size — 内存块的新的大小，以字节为单位。如果大小为 0，且 ptr 指向一个已存在的内存块，则 ptr 所指向的内存块会被释放，并返回一个空指针

    • 该函数返回一个指针 ，指向重新分配大小的内存。如果请求失败，则返回 NULL

  • memcpy

    C 库函数 void *memcpy(void *str1, const void *str2, size_t n) 从存储区 str2 复制 n 个字符到存储区 str1。

    1. void *memcpy(void *str1, const void *str2, size_t n)

    • str1 — 指向用于存储复制内容的目标数组，类型强制转换为 void* 指针

    • str2 — 指向要复制的数据源，类型强制转换为 void* 指针

    • n — 要被复制的字节数

  • memmove

    内存移动

    C 库函数 void *memmove(void *str1, const void *str2, size_t n) 从 str2 复制 n 个字符到 str1，但是在重叠内存块这方面，memmove() 是比 memcpy() 更安全的方法。如果目标区域和源区域有重叠的话，memmove() 能够保证源串在被覆盖之前将重叠区域的字节拷贝到目标区域中，复制后源区域的内容会被更改。如果目标区域与源区域没有重叠，则和 memcpy() 函数功能相同

    1. void *memmove(void *str1, const void *str2, size_t n)

  • free

    释放指针内存