Referans sayma akıllı işaretçiler neden bu kadar popüler?

Görebildiğim gibi, akıllı işaretçiler birçok gerçek dünyadaki C ++ projesinde yaygın olarak kullanılıyor.

Her ne kadar bazı akıllı işaretçiler RAII ve mülkiyet aktarımlarını desteklemede açıkça faydalı olsalar da, paylaşılan işaretçileri varsayılan olarak "çöp toplama" yöntemi olarak kullanma eğilimi vardır , böylece programcının bu kadar tahsisat hakkında düşünmesi gerekmez. .

Paylaşılan işaretçiler neden Boehm GC gibi uygun bir çöp toplayıcıyı entegre etmekten daha popülerdir ? (Ya da onların gerçek GC'lerden daha popüler oldukları konusunda hemfikir misiniz?)

Konvansiyonel GC'lerin referans saymaya göre iki avantajı olduğunu biliyorum:

• Konvansiyonel GC algoritmaları referans çevrimleriyle bir problemi yoktur .
• Referans sayımı genellikle uygun bir GC'den daha yavaştır .

Referans sayma akıllı işaretçiler kullanmanın nedenleri nelerdir?

Çöp toplama işleminde referans saymanın bazı avantajları:

1. Düşük havai. Çöp toplayıcılar oldukça müdahaleci olabilir (örneğin, bir çöp toplama döngüsü işlenirken programınızın öngörülemeyen zamanlarda donmasına neden olabilir) ve oldukça fazla bellek yoğunlaştırılabilir (örneğin, işleminizin bellek ayak izi gereksiz yere çöp toplanmadan önce birçok megabaytla büyür)

2. Daha fazla tahmin edilebilir davranış. Referans sayma işleminde, son referansı kaybolduğu anda nesnenizin serbest bırakılacağı garanti edilir. Öte yandan, çöp toplama işleminde, sistem etrafa geldiğinde nesneniz "bazen" serbest bırakılır. RAM için bu genellikle masaüstlerinde veya çok az yüklü sunucularda büyük bir sorun değildir, ancak diğer kaynaklar için (örn. Dosya tanıtıcıları), daha sonra olası çatışmaları önlemek için genellikle en kısa zamanda kapalı olmaları gerekir.

3. Daha basit. Referans sayımı birkaç dakika içinde açıklanabilir ve bir veya iki saat içinde uygulanabilir. Çöp toplayıcıları, özellikle iyi performans gösterenler, son derece karmaşıktır ve çoğu insan onları anlamamaktadır.

4. Standart. C ++ referans sayımı (paylaşılan_ptr aracılığıyla) ve STL'deki dostları içerir, bu da çoğu C ++ programcının aşina olduğu ve çoğu C ++ kodunun çalışacağı anlamına gelir. Herhangi bir standart C ++ çöp toplayıcısı yoktur, ancak bu, birini seçmeniz ve kullanım durumunuz için iyi çalışacağını ummanız gerektiği anlamına gelir - ve değilse, düzeltmek sizin için sorun değil, dilin değil.

Referans saymanın iddia ettiği dezavantajlara gelince - döngüleri tespit etmemek bir konudur, ancak referans saymayı kullanmanın son on yılında hiç şahsen rastlamadığım bir konudur. Çoğu veri yapısı doğal olarak döngüseldir ve döngüsel referanslara (örneğin bir ağaç düğümündeki ana işaretçi) ihtiyaç duyduğunuz bir durumla karşılaşırsanız, sadece "geriye doğru yön" için bir zayıf_ptr veya ham C işaretçi kullanabilirsiniz. Veri yapılarınızı tasarlarken ortaya çıkan olası sorunun farkında olduğunuz sürece sorun olmaz.

Performans gelince, referans sayma performansıyla hiçbir zaman bir sorunum olmadı. Çöp toplama performansında, özellikle GC'nin maruz kalabileceği rastgele donma olayları ile ilgili problemlerim var, bunlara tek çözümün ("nesneleri tahsis etmeyin") "GC kullanmayın" olarak değiştirilebileceği gibi .

Bir GC'den iyi performans elde etmek için, GC'nin bellekteki nesneleri taşıyabilmesi gerekir. Doğrudan bellek konumlarıyla etkileşime girebileceğiniz C ++ gibi bir dilde, bu oldukça imkansızdır. (Microsoft C ++ / CLR, GC tarafından yönetilen işaretçiler için yeni bir sözdizimi getirdiğinden ve dolayısıyla farklı bir dil olduğu için sayılmaz.)

Şık bir fikir olsa da, Boehm GC her iki dünyanın da en kötüsüdür: iyi bir GC'den daha yavaş olan bir malloc'a () ihtiyacınız vardır ve böylece nesillerdeki bir GC'nin karşılık gelen performans artışı olmadan deterministik tahsis / ayrılma davranışını kaybedersiniz . Üstelik zorunlu olarak muhafazakar, bu yüzden yine de tüm çöplerinizi toplamayacaktır.

İyi, iyi ayarlanmış bir GC harika bir şey olabilir. Ancak C ++ gibi bir dilde, kazançlar minimum düzeyde ve maliyetler de buna değmez.

Bununla birlikte, C ++ 11'in daha popüler hale gelmesiyle, lambdaların ve yakalama anlambilimlerinin C ++ topluluğunun aynı tür tahsislere yönelmeye başlayıp başlamadıklarını ve Lisp topluluğunun ilk kez GC'leri icat etmelerine neden olan yaşam boyu sorunlarına karşı çıkıp çıkmadığını görmek ilginç olacaktır. yer, yerleştirmek.

Ayrıca bakınız StackOverflow ile ilgili soruya cevabım .

Görebildiğim gibi, akıllı işaretçiler birçok gerçek dünyadaki C ++ projesinde yaygın olarak kullanılıyor.

Doğru, ancak nesnel olarak, kodun büyük bir kısmı artık çöp toplayıcıları ile modern dillerde yazılmıştır.

Her ne kadar bazı akıllı işaretçiler RAII ve mülkiyet aktarımlarını desteklemede açıkça faydalı olsa da, programcının bu kadar tahsisat hakkında düşünmek zorunda kalmaması için, varsayılan olarak "çöp toplama" yöntemi olarak paylaşılan işaretçileri kullanma eğilimi vardır. .

Bu kötü bir fikir çünkü hala döngü hakkında endişelenmen gerekiyor.

Paylaşılan işaretçiler neden Boehm GC gibi uygun bir çöp toplayıcıyı entegre etmekten daha popülerdir? (Ya da onların gerçek GC'lerden daha popüler oldukları konusunda hemfikir misiniz?)

Vay canına, senin düşünce tarzında bir sürü yanlış var.

1. Boehm’in GC’si herhangi bir anlamda “uygun” bir GC değildir. Bu gerçekten korkunç. Muhafazakar olduğundan sızıntı yapar ve tasarım açısından verimsizdir. Bakınız: http://flyingfrogblog.blogspot.co.uk/search/label/boehm

2. Paylaşılan işaretçiler, nesnel olarak, GC kadar popüler değildir, çünkü geliştiricilerin büyük çoğunluğu şimdi GC'd dillerini kullanmaktadır ve ortak işaretçilere gerek yoktur. İş piyasasında Java ve Javascript'e C ++ 'a kıyasla.

3. C ++ 'ı dikkate almayı kısıtlıyor gibi görünüyorsunuz, çünkü GC'nin somut bir mesele olduğunu düşünüyorum. Değil ( iyi bir GC almanın tek yolu, dili ve VM'yi baştan tasarlamaktır), bu yüzden seçim yanlılığı ortaya çıkarıyorsunuz. Gerçekten doğru çöp toplama isteyenler C ++ 'a sadık kalmazlar.

Referans sayma akıllı işaretçiler kullanmanın nedenleri nelerdir?

C ++ ile sınırlandırılmışsınız, ancak otomatik bellek yönetiminiz olsaydı.

MacOS X ve iOS'de ve Objective-C veya Swift kullanan geliştiricilerin referans sayımı popülerdir, çünkü otomatik olarak kullanılır ve Apple, artık desteklemediğinden çöp toplama kullanımı oldukça azalmıştır ( çöp toplama işlemi bir sonraki MacOS X sürümünde yayınlanacak ve çöp toplama iOS'ta hiçbir zaman uygulanmamıştır). Aslında, çöp toplama kolunu kullanılabildiğinde kullanan çok fazla yazılım olduğundan şüpheliyim.

Çöp toplama işleminden kurtulmanın nedeni: İşaretçilerin, çöp toplayıcı tarafından erişilemeyen alanlara "kaçabilecekleri" C tarzı bir ortamda hiçbir zaman güvenilir bir şekilde çalışmadı. Apple, referans sayımının daha hızlı olduğuna inanıyor ve inanıyor. (Burada göreceli hız konusunda herhangi bir iddiada bulunabilirsiniz, ancak kimse Apple'ı ikna edemedi). Ve sonunda, hiç kimse çöp toplama kullanmamış.

Herhangi bir MacOS X veya iOS geliştiricisinin öğrendiği ilk şey, referans döngülerini nasıl ele alacağınızdır, bu yüzden gerçek bir geliştirici için sorun değildir.

C ++ 'daki çöp toplama işleminin en büyük dezavantajı, doğru anlaşılmasının imkansız olmasıdır:

• C ++ 'da işaretçiler kendi duvarları olan topluluklarında yaşamaz, diğer verilerle karıştırılır. Dolayısıyla, bir işaretçiyi, geçerli bir işaretçi olarak yorumlanabilecek bir bit desenine sahip olan diğer verilerden ayırt edemezsiniz.

  Sonuç: Herhangi bir C ++ çöp toplayıcısı, toplanması gereken nesneleri sızdıracak.

• C ++ 'da, işaretçileri çıkarmak için işaretçi aritmetiği yapabilirsiniz. Bu nedenle, bir bloğun başlangıcına bir işaretçi bulamazsanız, bu o bloğa başvuru yapılamayacağı anlamına gelmez.

  Sonuç: Herhangi bir C ++ çöp toplayıcısının bu ayarlamaları hesaba katması gerekir; bu, bloktan sonra da dahil olmak üzere bir blok içindeki herhangi bir yeri işaret eden herhangi bir bit dizisini bloğa başvuran geçerli bir işaretçi olarak kabul eder.

  Not: Hiçbir C ++ çöp toplayıcısı aşağıdaki gibi numaralarla kod işleyemez:

  int* array = new int[7];
  array--;    //undefined behavior, but people may be tempted anyway...
  for(int i = 1; i <= 7; i++) array[i] = i;
  

  Doğru, bu tanımsız davranışa neden olur. Ancak, varolan bazı kodlar, bunun için iyi olandan daha akıllıdır ve bir çöp toplayıcı tarafından ön bırakma işlemini tetikleyebilir.