garbage-collection - 生成的 C 中的高效 GC 写入屏障

Question

我正在设计一个预先编译 CIL 字节码的系统。为了保持其相对简单并使其非常可移植，系统将发出 C 源代码(但是将所有更高级别的结构(如 OOP 分解出来))而不是机器代码。目的是针对目标平台的标准 C 编译器将用于该代码以获得最终产品。

最初我打算使用一种非常简单的 GC 方法，例如 stop-the-world。然而，虽然应用程序不需要出色的性能，但它确实需要不错的性能，因此最终可能需要更改 GC。

我正在考虑最终需要某种写屏障的更复杂的 GC。我已经研究了 SATB 和卡片标记方法，但我还没有准备好实际计划一个好的 GC。我只是不想搬起石头砸自己的脚，让这个东西发出 C 源代码，后来却发现高效的 GC 写入屏障需要内联汇编，这在很大程度上违背了发出 C 的目的。

所以，我的问题是，典型的写屏障能否在 C 代码中有效实现？我们可以假设 C 编译器有一个不错的优化器。众所周知，生成的“源代码”将完全难以辨认，因此清晰度并不重要。

我猜测 - 以更加膨胀的源文件为代价 - 它可能可以合理地完成，但我很感谢在 GC 设计和/或编译器内部更有经验的人的意见。

Answer 1

我假设您想要一个精确的分代移动或复制 GC。

C 语言中可能存在写屏障；例如，Ocaml 和 MELT运行时具有带有写屏障的分代 GC。和qish是一个带有写屏障的分代复制 GC，与 C 一起使用。

^{(顺便说一句，MELT 是一种扩展 GCC 的领域特定语言，它被编译为 C，正如您想要的那样)}

一个更重要的问题是如何保存本地指针(以及 GC 如何知道它们)，这是 GC 的精确方面。您可能想将它们打包到一些本地结构中……但是，C 编译器(例如 GCC)的优化可能会稍微少一些。

您可以查看 MONO 最新版本的源代码，他们有一个分代复制GC。也看看里面Chicken Scheme (也生成 C 代码)。

请注意，您的C代码生成器必须进行更改以适应某些(或您的)特定GC实现(因为每个GC都有稍微不同的不变量和期望)。也照顾一下tail recursion (一些C编译器，特别是最近的GCC，可能会在有限的情况下优化它们)。

在 Qish、MELT 或 Ocaml 中，写屏障(在 C 端)是通过为每个触摸指针调用的一些宏(或内联函数)来实现的。详细信息是特定于实现的。您的 C 代码生成器必须处理它们。

请注意，多线程GC很难设计，而且调试GC，即使是简单的GC，也会花费大量时间并且很困难。