GC算法实践(一) 内存分配篇

要实现自己的垃圾回收算法，首先要实现一套自己的内存分配方法，把内存的管理权掌握在自己手里，而不是每次都调用系统函数，向操作系统要一小块内存，否则垃圾回收就无从谈起。思路主要是：

一开始申请一块大的内存，后面每次程序需要内存就从这个内存块中分配，不够了再想办法处理（垃圾回收、压缩、分配更大的内存等）。

上面申请的一块大的内存一般叫做堆(heap)。名字叫什么不要紧，反正就是内存的一部分，申请下来后都归自己管理了。

很多软件都用类似的方法来管理内存，借鉴市场经济的做法，从多次的少量”购买“变成一次”大量批发“，的确是一种进步。

1. 关键数据结构与基本操作

1.1 堆的结构以及基本操作

目前我们只需要知道堆(heap)的起始地址、堆中空闲内存的起始地址、堆的结束地址即可。

定义一个数据结构来表示堆（各字段含义如其名字所示）：

typedef struct _Heap {
    char *start_addr;
    char *free_addr;
    char *end_addr;
}Heap;

示意图如下：

创建一个堆可以用如下方法：

Heap* new_heap(uint size) {
    Heap *heap = (Heap*)malloc(sizeof(Heap)+size);
    heap->start_addr = (char*)heap + sizeof(Heap);
    heap->free_addr = heap->start_addr;
    heap->end_addr = heap->start_addr + size;

    return heap;
}

够简单了吧，无须解释。

1.2 对象的结构以及基本操作

堆是用来动态分配内存给对象用的，所以我们还得需要知道对象的结构。参考“自制Java虚拟机”中对象的结构，当前为了测试方便，定义对象的结构如下（包含对象的一些头部信息以及对象的字段指针）：

typedef struct _Object {
    char flag;
    ushort length;
    char* fields;
}Object;

示意图如下：

关于对象，有如下基本操作：

// 1.获取整个对象的占用空间大小
#define OBJ_SIZE(obj) (sizeof(Object) + (obj->length<<2))