ice3.3.1中GC算法的实现

c++中没有自动的垃圾回收机制，往往程序需要手工管理内存，智能指针以及引用计数的机制对内存管理进行了一个很好的封装，唯一的缺点就是在指针循环引用的情况下不能正确释放内存，最好的解决方法当然就是尽量不要出现循环依赖的情况，但如果实在避免不了建议自行实现一个GC即垃圾回收器。下面是ice3.3.1中GC的算法.

在介绍算法前先介绍下有关的数据结构：

typedef std::set<IceInternal::GCShared*> GCObjectSet;

GCObjectSet gcObjects;

typedef ::std::map<GCShared*, int> GCCountMap; // first 表示对象引用，second表示引用次数

GCShared类介绍：

GCShared类成员函数： __gcIncRef();  引用计数加，首次加时将对象引用插入gcObjects

GCShared类成员函数：__gcDecRef(); 引用计数减，末次减时将对象引用从gcObjects删除

GCShared类成员函数： __addObject(GCCountMap&_c) {} 默认实现为空 ，子类中实现是将自己插入_c 中，或如果已经在_c中，累加second引用次数

GCShared类成员函数：__gcReachable(GCCountMap&)  纯虚函数接口，由子类实现

GCShared类成员函数：__gcClear()   纯虚函数接口，由子类实现

GCShared类成员函数：__usesClasses() { return false; }   默认实现返回false

::Ice::Object: public IceInternal::GCShared，在类ice中__gcReachable，__gcClear2个函数的默认实现都为空

凡是需要进行GC的类都必须继承GCShared

凡是有类成员的类都自动生成__gcReachable，__gcClear()函数的实现，__usesClasses()函数返回true，在__gcReachable函数中对所有类成员对象调用__addObject(GCCountMap&_c)函数，

凡是有类成员的类都自动生成生成__incRef()，__decRef()，分别调用__gcIncRef()，__gcDecRef()， 这样凡是有类成员的类对象的引用都将在gcObjects中存在，

没有类成员的对象不会存在循环引用的情况，所以不需要考虑。

GC算法：

1   GCCountMap counts;  遍历gcObjects，将所有有类成员的对象，以及引用的次数放入counts中

     GCCountMap reachable; 遍历gcObjects， 调用所有对象上的__gcReachable(reachable)函数, 这样将所有以成员身份的引用次数计入到reachable

2  将 counts中所有在reachable中存在的对象的引用次数减去reachable中的引用次数，得到非以成员引用的次数，如果大于0表示对象是活动的。

3 GCObjectSet liveObjects; 遍历counts所有引用计数大于0的对象放入liveObjects，并且对counts所有对象的有类成员的类成员递归遍历放入liveObjects

4 从counts中移除所有在liveObjects中存在的对象，剩下的便是要回收的对象，对所有要回收的对象先调用__gcClear()，再删除。

例如  A ->B ,B->A  的情况，AB都是有类成员的对象：

步骤1中，将A,B分别插入counts中，引用次数都是2， 对A，B分别调用一次__gcReachable(reachable)函数，reachable中对A，B引用次数都是1

步骤2，3中 得到AB以非成员方式引用的次数都是1，即活动的，如果过了A,B的生命域，那么步骤1中计算A，B插入counts中，引用次数都是1

对于A ->B ,B->C  的情况，假设C是无类成员的对象

步骤1中，将A,B分别插入counts中，引用次数都是1    对于   A，B  分别调用一次__gcReachable(reachable)函数，reachable中对B引用次数都是1，无AC，

步骤2得到A是活动的，B的引用次数为0

步骤3后从A开始递归遍历所有的有类成员的对象得到B又是活动的

总结：  

步骤1 是算出所有有类成员的类对象被引用的总次数，然后算出所有有类成员的类对象以类成员的方式引用的次数

步骤2将步骤1中2者相减得到以非成员方式引用的所有的活动的类对象

步骤3对所有步骤2中活动的类对象进行递归，将所有有类成员的成员也加入到活动的类对象中

步骤4 删除所有活动的对象，便是需要回收的对象。

example： 

class C
{
    A left;
};

对于有类成员的类C将自动生成以下代码：

void
Test::C::__incRef()
{
    __gcIncRef();
}


void
Test::C::__decRef()
{
    __gcDecRef();
}

bool
Test::C::__usesClasses()
{
    return true;
}


void
Test::C::__gcReachable(::IceInternal::GCCountMap& _c) const
{
    if(left)
    {
        ::IceInternal::upCast(left.get())->__addObject(_c);
    }
}


void
Test::C::__gcClear()
{
    if(left)
    {
        if(::IceInternal::upCast(left.get())->__usesClasses())
        {
            ::IceInternal::upCast(left.get())->__decRefUnsafe();
            left.__clearHandleUnsafe();
        }
        else
        {
            left = 0;
        }
    }
}