内存管理之引用计数

Alan0521

一、什么是引用计数？
   引用计数是内存管理的一个技巧，可以看做是一种简单的垃圾回收机制，它允许多个拥有共同值的对象共享同一个对象。

二、为什么采用它？
   对于没有垃圾自动回收机制的语言（如C/C++)和技术（如COM）来说，引用计数提供了一种简洁高效的内存管理方法。

• 它简化了跟踪处理堆中对象的过程。

      一个对象被从堆中分配出来之后，我们需要明确的知道是谁拥有了这个对象，因为只有拥有这个对象的所有者能够销毁它。但我们在实际使用过程中， 这个对象可能被传递给另一个对象（例如通过传递指针参数），一旦这个过程复杂，我们很难确定谁最后拥有了这个对象。
     使用引用计数就可以抛开这个问题，我们不需要再去关心谁拥有了这个对象，因为我们把管理权交割给了对象自己（这有点类似__stdcall和__cdecl两种函数调用约定）。当这个对象不再被任何人使用时，它自己负责销毁自己。

• 简单并且高效。

     简单是特定时候增减一下对象的引用计数就可以了。高效是让多个具有相同值的对象共享同一个对象，省却了拷贝复值的过程，而且更加节省内存和宝贵的CPU时间。

三、谁都在使用它？
   现在很多技术和编程语言都在使用它，如COM，Object-C等，如果我们愿意，我们可以在自己的程序中使用它。

• COM

    IUnknow提供了三个接口：QueryInterface、AddRef、Release。后面两个分别用来增减和减少通过QueryInterface获取的接口对象的引用计数，当内部的计数为0时，接口对象自动销毁自身。

• COM的宿主DLL

    这种类型的DLL包含四个导出函数：DLLRegisterServer、DLLUnregisterServer、DLLGetClassObject、DLLCanUnloadNoew。最后一个函数就是通过查看DLL维护的组件的计数值来决定这个DLL是否可以被CoFreeUnusedLibraries卸载掉。

• Object-C
  

    Object-C作为C的派生语言，它的内存管理彻底的采用了这个技巧。它的Foundation框架提供了是哪个方法：autoreleae、retain、release。第一个是将一个对象交由自动释放池管理，其实是自动调用了release；后面两个和COM中的最后两个是相同的，分别用来增加和减少引用计数。

四、我该如何实现它？
   下面我给出一个很简单的例子，演示如何实现引用计数。
  

class Foo{
public:
    Foo(){
        _ref = 1;//构造成功之后计数即为1
    }
    //辅助，用来打印引用计数
    void Print(){  
        std::cout << "_ref = " << _ref << std::endl;
    }
public:
    //增加引用计数
    ULONG AddRef(){
        return InterlockedIncrement(&_ref);
    }
    //减少引用计数
    ULONG Release(){
        if (0 == InterlockedDecrement(&_ref)){
            delete this;
            return 0;
        }
        return _ref;
    }
private:
    long _ref;
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    Foo * foo = new Foo;
    foo->Print();//输出：_ref = 1
    foo->Release();
    foo->Print();//输出：_ref = 随机数字

    return 0;
}

PS: 这里是云风写的一篇文章《引用计数与垃圾回收之比较》，我认为写的非常好。