浅议C++中的垃圾回收方法

很多C或C++程序员对垃圾回收嗤之以鼻，认为垃圾回收肯定比自己管理动态内存效率低，回收了肯定会让程序止步于此。如果自己控制内存管理，分配和释放时间是稳定的，不会导致程序停止。最后，很多C/C++程序员坚信垃圾收集机制在C/C++中无法实现。这些错误的观点都是因为不知道垃圾收集的算法而臆想出来的。

实际上，垃圾收集机制并不慢，甚至比动态内存分配更高效。因为只能分配不能释放，所以在分配内存的时候，我们只需要一直从堆里获取新的内存，移动堆顶的指针就够了。而且省去了放生的过程，自然加快了速度。现代垃圾收集算法发展了很多，增量收集算法可以使垃圾收集过程分段进行，避免中断程序的运行。而传统的动态内存管理算法也要在合适的时间收集内存碎片，这并不比垃圾收集更有优势。

垃圾回收的算法通常是基于扫描并标记当前可能使用的所有内存块，并从所有分配的内存中回收未标记的内存。垃圾回收在C/C++中无法实现的观点，通常是基于所有可能还在使用的内存块都无法被正确扫描的事实。然而，看似不可能的事情，其实实现起来并不复杂。首先，通过扫描内存的数据，可以很容易地识别堆上动态分配的内存的指针。如果有识别错误，只能把一些不是指针的数据当作指针，而不是把指针当作非指针数据。这样，垃圾收集过程只会泄漏垃圾收集，而不会错误地清理不应该收集的内存。其次，如果追溯所有内存块的引用根，它们只能存在于全局变量和当前堆栈中，而全局变量(包括函数中的静态变量)则集中在bss段或数据段中。

垃圾回收时，只需要扫描bss段、数据段和当前使用的stack 空就可以找到可能是动态内存指针的量，然后递归扫描引用的内存就可以得到当前使用的所有动态内存。

如果你愿意为你的项目实现一个好的垃圾收集器，就有可能提高内存管理的速度，甚至减少总的内存消耗。如果你有兴趣，你可以在网上搜索现有的关于垃圾收集的论文和图书馆。对于一个程序员来说，开阔眼界尤为重要。