Ruby 黑客指南/垃圾回收

程序的运行时结构

在深入本章内容之前，让我们回顾一下程序执行时内存的组织方式。本章将涉及计算机体系结构的一些底层组件，因此事先熟悉一些基本概念是必要的。此外，这些概念也将在后面的章节中用到。让我们在这里把它们解决掉。

段

大多数 C 程序在它们的内存空间中都有以下组件

1. 文本区域，
2. 静态和全局变量的存储，
3. 机器栈，
4. 堆。

文本区域是存储代码的地方。第二个组件应该很清楚。机器栈是存放函数的参数和局部变量的地方。堆是通过malloc()分配的。

让我们详细讨论一下机器栈。被称为机器“栈”，它显然具有类似栈的结构。换句话说，我们可以不断地向顶部添加新元素。在实践中，值以单独的int单元添加到堆栈中，但在概念上有一个称为堆栈帧的较大单元。

每个堆栈帧对应一次函数调用。换句话说，每个函数调用都会添加一个堆栈帧，并且在return时会移除一个堆栈帧。如果我们极度简化这一点，机器栈可能看起来像图 1。

 the top
+-------------+
| stack frame | <-- the frame for the currently running function
+-------------+
| stack frame |
+-------------+
| stack frame |
+-------------+
| stack frame |
+-------------+
| stack frame |
+-------------+
 the bottom

图 1：机器栈

在这张图中，我们标记了栈的极端端为“顶部”，但机器栈并不一定从低到高地寻址帧。例如，在 x86 机器上，栈从较高地址向较低地址增长。

alloca()

使用malloc()可以分配任意大小的内存。alloca()是机器栈的版本。但是，通过alloca()分配的内存不需要释放。或者，更确切地说，可以更好地说是内存随着函数的return而“被”释放。因此，alloca()分配的值不能用作函数的return值。这与“不能返回指向局部变量的指针”相同。

所有这一切都很好。它基本上意味着我们可以本地分配长度动态变化的数组。

但是，有一些环境没有本机alloca()。许多人会希望在这些环境中也使用alloca()，因此可以用 C 编写具有相同行为的函数。但是，在这种情况下，它可能只被实现为“不需要释放”，但可能不一定会分配机器栈上的内存。事实上，它通常不会这样做。如果它能够做到这一点，那么可能也存在alloca()的本机实现。

我们如何在 C 中实现alloca()？最直接的实现首先使用malloc()分配内存。然后，它将调用者函数和分配的地址存储在全局列表中。然后，下次调用alloca()时，如果存在为已经结束的函数分配的任何内存，就可以将其free()掉（见图 2）。

+-----------+      +------------+
| main      |      | main       |
+-----------+      +------------+
| A         | ===> | A          |
+-----------+      +------------+
| B         |      | B          | mark that B -> alloca(32)
+-----------+      | alloca(32) | free the memory allocated for D
| C         |      +------------+
+-----------+
| D         |
| alloca(8) | mark that D -> alloca(8)
+-----------+

图 2：C 实现的alloca()的行为

Ruby 的missing/alloca.c就是这样一个模拟alloca()的实现。

概述

现在让我们开始本章的主题，垃圾回收。

对象创建

分配框架问题

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