python源碼閱讀筆記之GC

引用計數法

增量：

各個對象的內部都有計數器。如果對象的引用數量增加，就在計數器上加1，否則減1

#define Py_INCREF(op) (

_Py_INC_REFTOTAL _Py_REF_DEBUG_COMMA

((PyObject*)(op))->ob_refcnt++)

下面的是含有NULL檢查的宏

#define Py_XINCREF(op) do { if ((op) == NULL) ; else Py_INCREF(op); } while (0)

計數器如何避免溢出？

#define PyObject_HEAD

_PyObject_HEAD_EXTRA

Py_ssize_t ob_refcnt;

struct _typeobject *ob_type;

從這裡可以看出ob_refcnt的數據類型

在pyport.h

#ifdef HAVE_SSIZE_T

typedef ssize_t Py_ssize_t;

#elif SIZEOF_VOID_P == SIZEOF_SIZE_T

typedef Py_intptr_t Py_ssize_t;

#else

# error "Python needs a typedef for Py_ssize_t in pyport.h."

#endif

是C里的ssize_t類型，這樣就可以和各自CPU位數的指針的大小一樣。因為有符號位，所以只有一半的數值能用非負整數表示，為啥計數器要使用負數呢？這是為了debug

#define _Py_CHECK_REFCNT(OP)

{ if (((PyObject*)OP)->ob_refcnt < 0)

_Py_NegativeRefcount(__FILE__, __LINE__,

(PyObject *)(OP));

}

減量操作

#define Py_DECREF(op)

do {

if (_Py_DEC_REFTOTAL _Py_REF_DEBUG_COMMA

--((PyObject*)(op))->ob_refcnt != 0)

_Py_CHECK_REFCNT(op)

else

_Py_Dealloc((PyObject *)(op));

} while (0)

先將計數器減量，如果得出0以外的數值就調用_Py_CHECK_REFCNT(),為了防止意外

否則調用_Py_Dealloc()

#define _Py_Dealloc(op) (

_Py_INC_TPFREES(op) _Py_COUNT_ALLOCS_COMMA

(*Py_TYPE(op)->tp_dealloc)((PyObject *)(op)))

tp_dealloc存儲著釋放各個對象的函數指針

大概的釋放的調用如此

Py_DECREF

_Py_Dealloc

tupledealloc

PyObject_GC_Del

PyObject_FREE

PyObject_Free

插入計數處理

這些技術都是基於生成指向對象的引用時進行的，而這不一定是Python的對象

局部變數引用時，絕大多數情況都不用引用計數

python終結器的概念：

內置數據類型的對象是不能設置終結器的，能定義終結器的只有用戶創建的類

循環引用垃圾回收：

容器對象：可能保留了指向其他對象的引用的對象

這些對象都分配的用於循環引用垃圾回收的頭結構體

/* GC information is stored BEFORE the object structure. */

typedef union _gc_head {

struct {

union _gc_head *gc_next;

union _gc_head *gc_prev;

Py_ssize_t gc_refs;

} gc;

long double dummy; /* force worst-case alignment */

} PyGC_Head;

前兩個用於雙向鏈表，最後一個是用於複製

dummy的作用如源碼注釋：即使結構體gc的大小不合理。它也會將整個結構體PyGC_Head的大小對齊為long double型

由下述代碼負責分配所有容器對象的函數

PyObject *

_PyObject_GC_Malloc(size_t basicsize)

{

PyObject *op;

PyGC_Head *g;

if (basicsize > PY_SSIZE_T_MAX - sizeof(PyGC_Head))

return PyErr_NoMemory();

g = (PyGC_Head *)PyObject_MALLOC(

sizeof(PyGC_Head) + basicsize);/*此處可見，在分配對象時也額外分配了用於循環引用垃圾回收的頭大小*/

if (g == NULL)

return PyErr_NoMemory();

g->gc.gc_refs = GC_UNTRACKED;/*GC_UNTRACKED存入用於循環引用垃圾回收的頭內成員gc_refs，當出現這個標誌時，GC會認為這個容器對象沒有連接到對象鏈*/

generations[0].count++; /* number of allocated GC objects */

if (generations[0].count > generations[0].threshold &&

enabled &&

generations[0].threshold &&

!collecting &&

!PyErr_Occurred()) {

collecting = 1;

collect_generations();

collecting = 0;

}

op = FROM_GC(g);/*這個會偏移用於循環垃圾引用的頭的長度，返回正確的對象地址，為了不區分容器對象和其他對象*/

return op;

}

#define GC_UNTRACKED _PyGC_REFS_UNTRACKED

gc_refs用負值做標誌，這是為了節省空間

/* Get the object given the GC head */

#define FROM_GC(g) ((PyObject *)(((PyGC_Head *)g)+1))

追蹤容器對象

這個宏放在各個容器對象新建立的時候，負責連接鏈表的操作

/* Tell the GC to track this object. NB: While the object is tracked the

* collector it must be safe to call the ob_traverse method. */

#define _PyObject_GC_TRACK(o) do {

PyGC_Head *g = _Py_AS_GC(o); *先從對象的開頭地址開始，將頭地址偏移相應的大小，取出用於循環引用垃圾回收的頭*

if (g->gc.gc_refs != _PyGC_REFS_UNTRACKED)

Py_FatalError("GC object already tracked");

g->gc.gc_refs = _PyGC_REFS_REACHABLE; *修改gc_refs，表示可到達*

g->gc.gc_next = _PyGC_generation0; *拿出了連接所有容器對象的全局性容器對象鏈表，把對象鏈接到這個鏈表*

g->gc.gc_prev = _PyGC_generation0->gc.gc_prev;

g->gc.gc_prev->gc.gc_next = g;

_PyGC_generation0->gc.gc_prev = g;

} while (0);

#define _Py_AS_GC(o) ((PyGC_Head *)(o)-1)

同樣的方式可以結束追蹤對象；

/*** Global GC state ***/

struct gc_generation {

PyGC_Head head;

int threshold; /* collection threshold */

int count; /* count of allocations or collections of younger

generations */

};

這個結構體用於管理各代的容器對象，一旦count超過了threshold程序就會對這一代執行GC

0代 生成的容器對象的數量 - 刪除的容器對象的數量

1代 0代經過GC的次數

2代 1代經過GC的次數

/* linked lists of container objects */

static struct gc_generation generations[NUM_GENERATIONS] = {

/* PyGC_Head, threshold, count */

{{}, 700, 0},

{{}, 10, 0},

{{}, 10, 0},

};

PyGC_Head *_PyGC_generation0 = GEN_HEAD(0);

一開始的所有容器對象都連接著0代的對象

編輯 | 碼哥

圖片源於網路，版權歸原作者所有

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！

本站內容充實豐富，博大精深，小編精選每日熱門資訊，隨時更新，點擊「搶先收到最新資訊」瀏覽吧！

請您繼續閱讀更多來自 程序員之家 的精彩文章: