基于区域的内存管理

我正在设计一种高级语言,我希望它具有C++的速度(它将使用LLVM),但是像C#一样安全且高级.垃圾收集很慢,新/删除是不安全的.我决定尝试使用"基于区域的内存管理"(在网上有一些关于它的论文,主要是针对函数式语言).使用它的唯一"有用"语言是Cyclone,但也有GC.基本上,对象在词法堆栈上分配,并在块关闭时释放.对象只能引用同一区域或更高区域中的其他对象,以防止悬空引用.为了使这更加灵活,我添加了可以在堆栈中上下移动的并行区域,并通过循环保留.在大多数情况下,类型系统将能够验证分配,但在某些地方需要低开销运行时检查.

例如:

region(A) {
    Foo@A x=new Foo(); //x is deleted when this region closes.
    region(B,C) while(x.Y) {
        Bar@B n=new Bar();
        n.D=x; //OK, n is in lower region than x.
        //x.D=n; would cause error: x is in higher region than n.
        n.DoSomething();
        Bar@C m=new Bar();
        //m.D=n; would cause error: m and n are parallel.
        if(m.Y)
            retain(C); //On the next iteration, m is retained.
    }
}

这看起来有用吗？我是否需要添加非词法作用域,引用计数区域？我是否需要添加可以引用任何对象的弱变量,但是检查区域删除？你能想到任何难以用于这个系统或会泄漏的算法吗？

我会劝阻你不要尝试地区.问题是,为了保证区域安全,你需要一个非常复杂的类型系统---我相信你已经看过Tofte和Talpin的论文,你知道所涉及的复杂性.即使你确实让地区成功运作,你的程序很可能需要一个人的生命周期是程序的生命周期 - 而且该地区至少必须进行垃圾收集.(这就是Cyclone有区域和 GC的原因.)

既然你刚开始,我鼓励你去垃圾收集.现代垃圾收集器可以非常快速地制作而无需花费很多精力.主要问题是从连续的自由空间进行分配,以便快速分配.它有助于将AMD64或其他具有备用寄存器的机器作为目标,因此您可以使用硬件寄存器作为分配指针.

有许多好的想法可以适应; 其中一个最容易实现的是基于页面的收集器,如Joel Bartlett的主要复制收集器,其中的想法是仅从完全空的页面分配.

如果你想研究现有的垃圾收集器,Lua有一个相当复杂的增量垃圾收集器(因此没有可见的暂停时间),实现只有700行.它足够快,可用于许多性能重要的游戏中.

如果我要使用基于区域的内存管理来实现一种语言，那么我可能会读到一种与语言无关的区域推理框架。就是说，自从我研究这些东西已经有一段时间了，如果我什至不知道最新的技术水平，我相信最新的技术水平已经发展了。