c - 如何在C中实现引用计数？

Question

了解它 here .

我需要实现这样一个接口(interface)的变体，假设我们有一个很大的内存空间来管理应该有 getmem(size) 和 free(pointer to block) 函数必须确保 free(pointer to block)当且仅当所有使用该 block 的进程都使用它完成时，才能真正释放内存。

我想做的是定义一个 Collectable 结构作为指向 block 的指针、它的大小和使用它的进程计数。然后，每当进程第一次使用 Collectable 结构实例时，它必须显式增加计数，并且每当进程 free() 时，计数就会减少.

这种方法的问题是所有进程都必须响应该接口(interface)并使其显式工作:每当将可收集指针分配给一个实例时，该进程必须显式地增加该计数器，这让我不满意，我在想也许有一种创建宏的方法，以便在每次赋值时隐含地发生这种情况？

我正在寻找解决这个问题的方法，所以其他方法和想法会很棒......

编辑: 上述方法并不令我满意，不仅因为它看起来不太好，而且主要是因为我不能假设正在运行的进程的代码会关心更新我的计数。我需要一种方法来确保它在不更改进程代码的情况下完成...

Answer 1

引用计数的一个早期问题是，通过将代码放入自定义 malloc/free 实现中来计算初始引用相对容易，但要确定初始接收者是否将该地址传递给其他人则要困难得多.

由于 C 缺乏覆盖赋值运算符的能力(以计算新引用)，基本上您只有有限数量的选项。唯一可以覆盖赋值的是 macrodef，因为它能够将赋值重写为内联引用计数值增量的内容。

所以你需要“展开”一个看起来像这样的宏

a = b;

进入

if (b is a pointer) { // this might be optional, if lookupReference does this work
  struct ref_record* ref_r = lookupReference(b);
  if (ref_r) {
    ref_r->count++;
  } else {
    // error
  } 
}
a = b;

真正的诀窍是编写一个可以识别赋值的宏，并干净地插入代码而不引入其他不需要的副作用。由于 macrodef 不是一种完整的语言，您可能会遇到无法匹配的问题。

(关于在学习如何使用锤子的地方看到钉子的笑话在这里有一个有趣的相似之处，除了当你只有一把锤子时，你最好学习如何将所有东西都变成钉子)。

其他选项(也许更明智，也许不是)是跟踪所有由 malloc 分配的地址值，然后扫描程序的堆栈和堆以查找匹配的地址。如果匹配，您可能找到了一个有效的指针，或者您可能找到了一个带有幸运编码的字符串；但是，如果你不匹配，你当然可以释放地址；前提是他们不存储从原始地址计算出的地址+偏移量。 (也许您可以使用 macrodef 来检测此类偏移量，并将偏移量作为多个地址添加到同一 block 的扫描中)

最后，如果不构建引用系统，就不会有万无一失的解决方案，您可以在其中传回引用(假装地址)；隐藏真实地址。这种解决方案的缺点是您每次要处理地址时都必须使用库接口(interface)。这包括数组中的“下一个”元素等。不是很像 C，但是非常接近 Java 对其引用所做的事情。