特殊情况寿命分析答案

【问题标题】：Special case lifetime analysis特殊情况寿命分析
【发布时间】：2012-07-13 19:09:49
【问题描述】：

假设我有

void foo () {
    Bar bar = new Bar(); // bar is never referred to after this line
    // (1)
    doSomethingWithoutBar();
}

在 (1) 处，对象 bar 是否指向符合的垃圾回收条件？还是bar 也必须超出范围？如果GC.Collect 被doSomethingWithoutBar 调用，会有区别吗？

这与了解 Bar 是否具有 (C#) 析构函数或类似的东西有关。

【问题讨论】：

我只是等着 Eric Lippert 过来照顾一下这个……
@StefanH，我想我已经看到 Eric 对一个与此非常相似的问题的回答（或他的博客文章），但我的 google-fu 现在失败了 =(
@Rob - 我知道！我试着在谷歌上搜索“C# 垃圾收集”，因为我认为他会是第一个结果。
仅供参考，在这些情况下（或更常见的是，当非托管资源需要保持活动状态时）的常见做法是使用GC.KeepAlive()。

标签： c# garbage-collection

【解决方案1】：

只要确定它们将不再被使用，对象就可以进行垃圾回收。 bar 完全有可能在变量超出范围之前被垃圾回收。

证明：

using System;

class Bar
{
    ~Bar() { Console.WriteLine("Finalized!"); }
}

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Bar bar = new Bar();
        GC.Collect();
        GC.WaitForPendingFinalizers();
        Console.WriteLine("Press any key to exit...");
        Console.ReadLine();
    }
}

在发布模式下运行（因为它不会在调试模式下被收集）。

输出：

敲定！按任何一个键退出...

它也适用于使用 Mono 的 ideone。输出是一样的。

【讨论】：

我认为它会等待范围完成，以确保没有任何 runtime 对该本地对象的引用。
@Tigran，因为它是一个局部变量，在 runtime 怎么会有任何引用呢？ =)
我无法重现这种情况。在任何版本的框架中：2、3.0、3.5、4.0。
@Hailton：你试过在发布模式下运行它吗？我在发布模式下使用 Visual Studio C# 2010 Express (C# 4) 对其进行了测试。您可以单击 ideone 链接并查看输出 - 它也可以在那里工作。我还稍微简化了代码。您可以将其复制并粘贴到新的控制台项目中，切换到发布模式，然后按 F5。我使用这些说明将 Visual Studio Express 更改为在发布模式下构建：stackoverflow.com/a/3127008/61974
是的，你是对的。在发布模式下，我能够重现这种情况。感谢您的澄清。我有一个问题：我做了一个类似的代码但不能做 GC 来收集对象。我将使用此代码作为一个新问题发布。

【解决方案2】：

通过快速阅读规范，它看起来像是特定于实现的。允许垃圾收集它，但不是必需。

我从ECMA Spec 的第 10.9 节“自动内存管理”中的注释中得到这个：

[注意：实现可能会选择分析代码以确定将来可以使用对对象的哪些引用。为了例如，如果范围内的局部变量是唯一存在的引用一个对象，但从不引用该局部变量在当前执行的任何可能的继续执行中在过程中的点，一个实现可能（但不是必需的 to) 将对象视为不再使用。尾注]

强调我的。

【讨论】：

【解决方案3】：

如果不定义您所指的 CLR 版本，则~~不可能~~确定您将在此处看到的行为。

一个假设的CLR可以，在这个例子中，假设以下是真的：

Bar 的构造函数什么都不做
没有初始化的字段（即对象构造没有潜在的副作用）

完全忽略 Bar bar = new Bar(); 行，并优化它，因为它“什么都不做”。

就我的记忆而言，在当前版本的 CLR 中，bar 在您构建它之后就可以进行垃圾回收。

【讨论】：

我认为您的意思是“假设的编译器”
@StefanH，如果“假设的编译器”是指“假设的 JIT 编译器”，那么是的，这就是我的意思 =) 否则 Bar 可以在不同的程序集可以在csc 编译后换出，导致编译时的Bar 被剥离，即使运行时的Bar 会做一些事情..（认为插件开发是一种可能的情况）
我更多的是认为它会在创建 CLR 之前被剥离，也就是在编译时，对吧？编辑：不，我错了（CLR 并不意味着我认为它的意思），我认为它可能会在生成 CIL 之前被剥离。
CLR = 公共语言运行时，即运行 csc/vbc 编译器生成的 MSIL/CIL 的“.net 虚拟机”。在我的假设场景中，Bar 可以在不同的程序集中定义，因此编译器无法将其剥离，因为它无法确定在运行时包含 Bar 的程序集是否具有相同的 Bar 实现.只有 JIT 编译器才能知道 =)
谢谢，这很有意义。我很欣赏这个解释。将来我很可能会说“我会等罗布来这里照顾这个……”

【解决方案4】：

Marc 回答了这个问题，但这里是解决方案：

void foo () {
    Bar bar = new Bar(); // bar is never referred to after this line
    // (1)
    doSomethingWithoutBar();

    GC.KeepAlive(bar); // At the point where you no longer need it
}

【讨论】：

【解决方案5】：

这肯定会发生。例如，这里有一个实例可以在您仍在执行其构造函数时完成的演示：

class Program
{
    private static int _lifeState;
    private static bool _end;

    private sealed class Schrodinger
    {
        private int _x;

        public Schrodinger()
        {
            //Here I'm using 'this'
            _x = 1;

            //But now I no longer reference 'this'
            _lifeState = 1;

            //Keep busy to provide an opportunity for GC to collect me
            for (int i=0;i<10000; i++)
            {
                var garbage = new char[20000];
            }

            //Did I die before I finished being constructed?
            if (Interlocked.CompareExchange(ref _lifeState, 0, 1) == 2)
            {
                Console.WriteLine("Am I dead or alive?");
                _end = true;
            }
        }

        ~Schrodinger()
        {
            _lifeState = 2;
        }
    }

    static void Main(string[] args)
    {
        //Keep the GC churning away at finalization to demonstrate the case
        Task.Factory.StartNew(() =>
            {
                while (!_end)
                {
                    GC.Collect();
                    GC.WaitForPendingFinalizers();
                }
            });

        //Keep constructing cats until we find the desired case
        int catCount = 0;
        while (!_end)
        {
            catCount++;
            var cat = new Schrodinger();
            while (_lifeState != 2)
            {
                Thread.Yield();
            }
        }
        Console.WriteLine("{0} cats died in the making of this boundary case", catCount);
        Console.ReadKey();
    }
}

为了使其正常工作，您需要发出一个 Release 版本并在 Visual Studio 外部运行它（否则调试器会插入阻止该效果的代码。）我已经使用针对 .NET 4.0 x64 的 VS 2010 对此进行了测试。

您可以调整“保持忙碌”循环中的迭代，以影响 Cat 在完成构建之前完成的概率。

【讨论】：