C++随笔：.NET CoreCLR之GC探索

Posted 2020-07-16 KMSFan

　　有几天没写GC相关的文章了哈，今天我讲GC的方式是通过一个小的Sample来讲解，这个小的示例代码只有全部Build成功了才会有。地址为D:\coreclr2\coreclr\bin\obj\Windows_NT.x64.Debug\src\gc\sample，前缀路径大家替换成自己的路径就OK了。

　　首先我们还是从main函数来入手吧。首先是初始化GC。

int __cdecl main(int argc, char* argv[])
{
    //
    // Initialize system info
    //

	//初始化GC，如果初始化失败，则直接退出
    if (!GCToOSInterface::Initialize())
    { 
        return -1;
    }

　　下面我们来看看GCToOSInterface这个类，我只是把部分的方法罗列出来了，大家可以把这个理解为“接口”，这些方法，也应用到了设计模式，比如下面的方法的命名，是不是和EF很像呢？毕竟都是微软的东西，大家可以理解为，都是一家亲。另外，虚拟内存的分配 没有我们想的那么简单，它也是事物，对于一个事物，它的方法是丰富的。

// Interface that the GC uses to invoke OS specific functionality
//GC和操作系统衔接的桥梁，你可以理解为调用特定的操作系统的特定“方法”的方法
class GCToOSInterface
{
public:

    //
    // Initialization and shutdown of the interface
    // 初始化和 关闭GC对于OS(操作系统)的接口


    // Initialize the interface implementation
    // Return:
    //  true if it has succeeded, false if it has failed
    static bool Initialize();

    // Shutdown the interface implementation

	//终止这个方法；简单一点理解，就是.NET中的dispose()方法.
    static void Shutdown();

    //
    // Virtual memory management
    //

	//虚拟内存管理

    // Reserve virtual memory range.

	//虚拟内存存储范围
    // Parameters:
    //  address   - starting virtual address, it can be NULL to let the function choose the starting address
    //  size      - size of the virtual memory range
    //  alignment - requested memory alignment
    //  flags     - flags to control special settings like write watching
    // Return:
    //  Starting virtual address of the reserved range

	//参数：
	//address(地址) - 初始的虚拟地址，如果为NULL，会让方法来选择初始的地址；
	//size（大小） - 虚拟内存范围的定义域；
	//alignment(队列) - 请求的存储队列
	// flags(标识符) - 标识控制（比如是写，还是观察，或者是读）；

	//返回：已经存储的虚拟内存的首地址；
    static void* VirtualReserve(void *address, size_t size, size_t alignment, uint32_t flags);

    // Release virtual memory range previously reserved using VirtualReserve
	//释放定义域内的虚拟内存，注意此定义域是“之前”分配的虚拟内存的定义域；

    // Parameters:
    //  address - starting virtual address
    //  size    - size of the virtual memory range
    // Return:
    //  true if it has succeeded, false if it has failed

	//返回 - 成功：TRUE，否则：FAIL
    static bool VirtualRelease(void *address, size_t size);

    // Commit virtual memory range. It must be part of a range reserved using VirtualReserve.
	//提交虚拟内存的定义域；注意提交的定义域必须是包含在“VirtualReserve分配过的”内存块。
	//注意这里的commit可以理解为.NET和SQL中的“事务”；

    // Parameters:
    //  address - starting virtual address
    //  size    - size of the virtual memory range
    // Return:
    //  true if it has succeeded, false if it has failed
    static bool VirtualCommit(void *address, size_t size);

    // Decomit virtual memory range.
	//撤销提交 - 和VirtualCommit功能刚好相反；

    // Parameters:
    //  address - starting virtual address
    //  size    - size of the virtual memory range
    // Return:
    //  true if it has succeeded, false if it has failed
    static bool VirtualDecommit(void *address, size_t size);
}

　　下面我们来看一下Initalize这个方法，先 查询性能频率是什么意思呢？

bool GCToOSInterface::Initialize()
{
	//查询性能频率
    if (!::QueryPerformanceFrequency(&performanceFrequency))
    {
        return false;
    }

}

　　我注意到performanceFrequency这个常量；来看看它的定义:

static LARGE_INTEGER performanceFrequency;

　　再看LARGE_INTEGER,发现是一个联合体，我这里 科普一下联合体，就不麻烦大家去其他地方找资料了。

-------------------------------------------------------------分割线开始------------------------------------------------------------------------

1. 1、union中可以定义多个成员，union的大小由最大的成员的大小决定。 
2. 2、union成员共享同一块大小的内存，一次只能使用其中的一个成员。 
3. 3、对某一个成员赋值，会覆盖其他成员的值（也不奇怪，因为他们共享一块内存。但前提是成员所占字节数相同，当成员所占字节数不同时只会覆盖相应字节上的值，比如对char成员赋值就不会把整个int成员覆盖掉，因为char只占一个字节，而int占四个字节）
4. 4、联合体union的存放顺序是所有成员都从低地址开始存放的。

-------------------------------------------------------------分割线结束------------------------------------------------------------------------

//如果定义了MIDL_PASS，虽然我并不知道这是什么
#if defined(MIDL_PASS)
typedef struct _LARGE_INTEGER {
#else // MIDL_PASS
typedef union _LARGE_INTEGER {
    struct {
        DWORD LowPart;
        LONG HighPart;
    } DUMMYSTRUCTNAME;
    struct {
        DWORD LowPart;
        LONG HighPart;
    } u;
#endif //MIDL_PASS
    LONGLONG QuadPart;
} LARGE_INTEGER;

　　上面的大家需要理解一些C++的基础知识，具体的大家自己去百度，下面我们再来看看QueryPerformanceFrequency这个方法，这个方法是位于WDK里面的，具体的详细介绍看这里

• typedef unsigned long       DWORD;
• typedef long LONG;
• typedef __int64 LONGLONG;　　

WINAPI
QueryPerformanceFrequency(
    _Out_ LARGE_INTEGER * lpFrequency
    );

　　下面来看一下完整的方法,想深入研究的，可以自行研究~

bool GCToOSInterface::Initialize()
{
	//查询性能频率
    if (!::QueryPerformanceFrequency(&performanceFrequency))
    {
        return false;
    }

	//系统信息
    SYSTEM_INFO systemInfo;
	//此方法位于WDK8.1里面
    GetSystemInfo(&systemInfo);

	//GCSystemInfo，通过WDK得到系统的信息，然后把信息赋给GCSystemInfo
    g_SystemInfo.dwNumberOfProcessors = systemInfo.dwNumberOfProcessors;
    g_SystemInfo.dwPageSize = systemInfo.dwPageSize;
    g_SystemInfo.dwAllocationGranularity = systemInfo.dwAllocationGranularity;

    return true;
}