C++随笔：.NET CoreCLR之GC探索（1）

　　一直是.NET程序员，但是.NET的核心其实还是C++，所以我准备花 一点时间来研究CoreCLR和CoreFX.希望这个系列的文章能给大家带来 帮助。

　　GC的代码有很多很多，而且结构层次对于一个初学者来说，很难很快或者很慢掌握，所以我的建议是，抓住一段功能，到实际当中去看。本来想从开头 跟大家讲的，但是看 开头也是乱的，反正也没有多少经验，索性随便讲。

//返回第二个参数seg的直接前驱节点
heap_segment* heap_segment_prev (heap_segment* begin, heap_segment* seg)
{
	//判断是否begin指针指向了NULL
    assert (begin != 0);

	//定义一个局部的变量，让第一个参数begin指向这个局部的指针。
    heap_segment* prev = begin;

	//首先得到以begin为基准的下一个堆片段的地址
    heap_segment* current = heap_segment_next (begin);

	//循环判断“下一个”地址是不是和函数的第二个参数的地址是指向同一块内存
    while (current && current != seg)
    {
		//把得到的current当前的地址临时指向prev
        prev = current;
		//去尝试得到下一个地址
        current = heap_segment_next (current);
    }

	//上一个循环结束，如果当前segment等于形参，返回上一个
    if (current == seg)
    {
        return prev;
    }
	//如果当前segment是头结点，那么没有直接前驱，返回空
    else
    {
        return 0;
    }
}

　　

注意这里的heap_segment是类名，定义在gcpriv.h中，heap_segment_prev是方法的名称。heap_segment,我的理解其实很简单，就是 “堆的集合”，集合当中的每个元素，就是它的一个segment,每个元素是链式连接的。

让我们来看看这个类的真容吧，这很重要，要注意它们的类型很多 都是Uint8_t,那么 这个结构体有什么特点呢？按照posix标准，一般整形对应的*_t类型为：

1字节     uint8_t
       2字节     uint16_t
       4字节     uint32_t
       8字节     uint64_t

由此我们可以得到一个很重要的信息，它们存放的片段都是 以一个字节为原子的，为什么会用这种方式去存储，这个我也不得而知。

class heap_segment
{
public:
    uint8_t*        allocated; //已经分配的空间
    uint8_t*        committed; //已经被提交的
    uint8_t*        reserved; //已经被存储的
    uint8_t*        used; //已经被使用的
    uint8_t*        mem;  //空间
    size_t          flags; //标记
    PTR_heap_segment next; //下一个堆的片段
    uint8_t*        plan_allocated; //“将要” 分配的空间
	//如果BACKGROUND_GC被定义的话，执行如下代码（后台GC）
#ifdef BACKGROUND_GC
    uint8_t*        background_allocated; //后台分配
    uint8_t*        saved_bg_allocated; //已经保存的后台分配
#endif //BACKGROUND_GC

	//多个堆（不止是一个堆）
#ifdef MULTIPLE_HEAPS
    gc_heap*        heap;   //这个类毕竟复杂，以后会专门抽出章节来说
#endif //MULTIPLE_HEAPS

#ifdef _MSC_VER
// Disable this warning - we intentionally want __declspec(align()) to insert padding for us
#pragma warning(disable:4324)  // structure was padded due to __declspec(align())
#endif
    aligned_plug_and_gap padandplug;
#ifdef _MSC_VER
#pragma warning(default:4324)  // structure was padded due to __declspec(align())
#endif
};

其中我来 解释一下PTR_heap_segment，它其实是一个自定义类型

typedef DPTR(class heap_segment)               PTR_heap_segment;

下面我们再回到heap_segment_prev这个方法，如果你能看懂我下面画的这幅图，你就应该能理解这个方法到底要干什么了。其实意图很明显，我们可以把heap看成是一个链表，暂时我们 不知道这个链表到底是什么链表，这个并不重要，重要的是，我们首先必须知道我们要从哪个节点开始，然后要寻找哪一个节点，就是分别对应下图的第一个参数和第二个参数，首先我们会进入一个while循环，如果我们第一次得到的不为NULL而且得到的heap的下一个节点(segment)不和第二个参数吻合，至于怎么吻合？就是2个地址是不是指指向同一块内存！直到找到为止，返回这个heap指定位置的前置节点。

　　heap_segment_next 这个函数，我们看到，其实是指向heap_segment的下一个heap，并作为地址返回。

inline
PTR_heap_segment & heap_segment_next (heap_segment* inst)
{
  return inst->next;
}

　　下面我们再来 看一下heap_segment_in_range这个函数。我们 先看看它的定义。

inline
BOOL heap_segment_in_range_p (heap_segment* inst)
{
	//它返回一个bool类型，当然此BOOL是自定义的
    return (!(inst->flags & heap_segment_flags_readonly) ||
            ((inst->flags & heap_segment_flags_inrange) != 0));
}

　　当然我们 必须知道一个基本的定义，下面变量是里面本身定义好的。

#define heap_segment_flags_readonly     1
#define heap_segment_flags_inrange      2

　　由此可以推断，heap_segment_in_range_p为True.

下面我们来看这个方法，注释我已经打上了，但是我表示怀疑，为什么检测边界要通过这种一个一个链式的方式去检测，这样我们 就要把整个链表跑一次，真的有点怀疑这是不是最好的方法。

//检查堆的边界，即最后一个元素
heap_segment* heap_segment_in_range (heap_segment* ns)
{
	//这里是否会执行，决定于heap_segment的一些特性（我还不知道，所以不乱说）
    if ((ns == 0) || heap_segment_in_range_p (ns))
    {
        return ns;
    }
    else
    {
        do
        {
			//这段代码其实是一个循环，它的作用是检测堆的一个“右边”边界
            ns = heap_segment_next (ns);
        } while ((ns != 0) && !heap_segment_in_range_p (ns));
        return ns;
    }
}

　　今天还想写的，不过很晚了，不然明天上班又起不来了。。。。先睡觉，晚安。