生成的 C 中的高效 GC 写屏障

Question

我正在设计一个预先编译 CIL 字节码的系统。为了使其相对简单并使其非常可移植，系统将发出 C 源代码（但排除了所有更高级别的结构，如 OOP）而不是机器代码。目的是目标平台的标准 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。我已经研究过 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。我只是不想让这个东西发出 C 源代码，但后来发现高效的 GC 写入障碍需要内联汇编，这在很大程度上违背了发出 C 的目的。

那么，我的问题是，典型的写障碍能否在 C 代码中有效地实现？我们可以假设 C 编译器有一个不错的优化器。生成的“源代码”将完全难以辨认，这也是一个假设，因此清晰度并不重要。

我猜 - 以进一步膨胀源文件为代价 - 它可能可以合理地完成，但我会感谢在 GC 设计和/或编译器内部更有经验的人的话。

Answer 1

我假设你想要一个精确的代移动或复制 GC。

C 中可能存在写屏障；例如，Ocaml 和MELT 运行时都具有带写屏障的分代 GC。而qish 是一个带有写屏障的分代复制 GC，与 C 一起工作。

^{（顺便说一句，MELT 是扩展 GCC 的领域特定语言，它被编译成 C，就像你想做的那样）}

一个更重要的问题是如何保留本地指针（以及 GC 如何知道它们），这是 GC 的确切方面。您可能希望将它们打包在一些本地结构中......但是可能会发生 C 编译器（例如 GCC）的优化少一点。

您可能会查看MONO 的最新版本的源代码，它们具有分代复制GC。还可以查看Chicken Scheme 内部（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 的不变量和期望略有不同）。还要注意tail recursion（一些 C 编译器，尤其是最近的 GCC，可能会在有限的情况下对其进行优化）。

在 Qish、MELT 或 Ocaml 中，写屏障（在 C 端）由为每个触摸指针调用的一些宏（或内联函数）实现。细节是特定于实现的。您的 C 代码生成器将不得不处理它们。

请注意，多线程 GC 难以设计，调试 GC，即使是简单的 GC，也需要花费大量时间且难度很大。