JPH0816457A - 自動ガーベジ・コレクション方法 - Google Patents

自動ガーベジ・コレクション方法

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JPH0816457A
JPH0816457A JP5076857A JP7685793A JPH0816457A JP H0816457 A JPH0816457 A JP H0816457A JP 5076857 A JP5076857 A JP 5076857A JP 7685793 A JP7685793 A JP 7685793A JP H0816457 A JPH0816457 A JP H0816457A
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JP
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pointers
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destroyed
weak
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JP5076857A
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English (en)
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Terry M Topka
テリー・ミッチェル・トプカ
Paul C Brown
ポール・キャメロン・ブラウン
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Yokogawa Electric Corp
General Electric Co
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
General Electric Co
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    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
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    • G06F12/0261—Garbage collection, i.e. reclamation of unreferenced memory using reference counting
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ソフトウェア・システムにおけるダングリング
・ポインタ問題とガーベジ・コレクション問題の両方を
解決する。 【構成】オブジェクトの参照に強いポインタを利用する
ステップと、前記ソフトウェア・システムにおけるオブ
ジェクトに対する強いポインタのサイクルを識別するス
テップと、前記サイクルにおける前記オブジェクトに対
する強いポインタのうち少なくとも１つを、前記オブジ
ェクトの破壊時にゼロになる弱い簡略化したポインタに
置き換えるステップと、前記オブジェクトに対する強い
ポインタのカウントがゼロに達するとオブジェクトを破
壊するステップから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、コンピュータ
・プログラミングの分野に関するものであり、とりわ
け、ダングリング・ポインタの問題及びガーベジ収集の
問題の解決に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ソフトウェアの場合、しばしば、プログ
ラムのある部分が、プログラムの他の部分によって構成
されたデータ構造のようなプログラム要素を参照するこ
とが必要になる。こうした要素は一般にオブジェクトと
呼ばれる。一般に、オブジェクトを参照するための手段
には、オブジェクトに対するポインタが利用される。指
示されたオブジェクトが破壊され、引き続きそのポイン
タを利用してそのオブジェクトにアクセスしようとする
試みがなされる場合に、問題が生じる。通常、このため
に致命的なプログラム・エラーが生じることになる。こ
れは、一般にダングリング・ポインタ問題と呼ばれる。
【０００３】ダングリング問題を解決するアプローチの
１つは、オブジェクトに対する参照の数をカウントする
ことである。オブジェクトはそれに対する全ての参照が
片付くまで安全に破壊することができないので、オブジ
ェクトの破壊はポインタのカウントがゼロに達するまで
延期される。このため、循環参照が行われる場合に問題
が生じることになる。
【０００４】図２の場合、オブジェクトＡ及びＢは、互
いに対するポインタを有しており、他の大域ポインタ
（プログラム内の他のどこかにおける）は、オブジェク
トＡを指示している。図示のポインタが、Ａ及びＢに対
する現存の全てのポインタであると仮定することができ
る。
【０００５】大域ポインタを取り除くと（破壊するか、
あるいは別のオブジェクトを指示させて）、オブジェク
トＡ及びＢはプログラムの残りの部分からアクセスでき
ないままになる。それぞれが、それに対する残りの１つ
のポインタを有しているので、該オブジェクトを破壊す
ることはできない。プログラムの残りの部分に関する限
り、オブジェクトＡ及びＢは、ガーベジである。これら
をガーベジとして識別する問題は、ガーベジ収集問題と
して知られている。
【０００６】従来のポインタ・カウント案の場合、ガー
ベジ収集問題を取り扱うには、解説したばかりのような
状況を明確に識別し、図２におけるＢからＡへのポイン
タのような、いくつかのポインタを明確に取り除くコー
ドを書くアプリケーション・プログラマを必要とした。
これらのポインタを除去すると、いくつかのオブジェク
ト（この例の場合はＡ）は、残りのポインタがなくな
り、破壊が可能になる。破壊のプロセスにおいて、これ
らのオブジェクトが備えている他のオブジェクトに対す
るポインタ（この例の場合、ＡからＢへのポインタ）
が、やはり破壊されるので、他のオブジェクト（Ｂ）
も、残りのポインタが無い状態になる。このプロセス
は、孤立した全てのオブジェクトが破壊されるまで継続
される。
【０００７】このアプローチに関する問題は、ポインタ
を取り除くコードを書くことではなく、コードをいつ呼
び出すべきかを判定することである。プログラマは、各
セグメントがいつ孤立するかを判定しなければならな
い。
【０００８】ガーベジ収集問題は、ソフトウェア開発プ
ロセスに重大な影響を及ぼす。言語及びソフトウェア・
テクノロジの絶えざる進歩にもかかわらず、メモリの適
正な管理は引き続きソフトウェア・システムの開発に要
する努力全体において大きな部分を占めている。一般的
なＣ言語の場合、malloc()及びfree()の単純さが大きい
魅力である。しかし、この単純さは、その代価を支払う
ことになる。あまりに平易すぎるため、メモリをはやま
って解放し、従って該メモリをダングリング・ポインタ
で参照することになったり、あるいはメモリを完全に解
放し損なって、メモリのリークを生じさせることにな
る。
【０００９】あいにくこうしたタイプのエラーが生じる
と、その位置を突き止め処理するのは、通常極めて困難
である。それらは通常、テストにもかかわらず、検出さ
れずに残る可能性のあるタイプのエラーであり、該分野
のソフトウェアの危険で、高くつく故障につながる可能
性がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】プログラマの観点から
すると、これらの問題の最良の改善策は、自動ガーベジ
収集である。自動ガーベジ収集を支援する言語におい
て、メモリ管理は些細なことになり、必要が生じる毎に
オブジェクトの割り付けを行うだけでその割り付け解除
について悩むことはない。自動ガーベジ収集案の大部分
は、オブジェクトに対する任意の参照及び全ての参照に
ついて行う、アプリケーションのデータ空間に対する徹
底した探索に依存している。
【００１１】しかしこうした徹底した探索の処理要件の
ために、この技法はほとんどの現行Ｃ及びＣ＋＋言語で
開発されるアプリケーションにとってあまりにも非能率
的なものになるので、別のメカニズムが必要になる。
【００１２】本発明の目的は、このような点に鑑みてな
されたもので、ソフトウェア・システムにおけるダング
リング・ポインタ問題とガーベジ収集問題の両方を解決
することのできる自動ガーベジ・コレクション方法を提
供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明においては、オブジェクトの参照に強い
ポインタを利用するステップと、前記ソフトウェア・シ
ステムにおけるオブジェクトに対する強いポインタのサ
イクルを識別するステップと、前記サイクルにおける前
記オブジェクトに対する強いポインタのうち少なくとも
１つを、前記オブジェクトの破壊時にゼロになる弱い簡
略化したポインタに置き換えるステップと、前記オブジ
ェクトに対する強いポインタのカウントがゼロに達する
とオブジェクトを破壊するステップから構成されること
を特徴とする。
【００１４】
【作用】安全なオブジェクト・ポインタが、強いポイン
タと弱いポインタに分割される。強いポインタは、明確
に新しい値を割り当てられるか、ゼロにセットされる
か、あるいは破壊されない限り、あるオブジェクトを指
示している。弱いポインタは、オブジェクトが破壊され
ない限りそのオブジェクトを指示している。オブジェク
トが破壊されると、弱いポインタは有効にゼロになるの
で、コンピュータ・メモリにおける参照サイクルの中断
が可能になる。
【００１５】
【実施例】以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
本発明においては、 まず、オブジェクトに対するポイ
ンタのサイクルが識別され、そのサイクルにおけるポイ
ンタの少なくとも１つが、弱い簡略化したポインタに置
き換えられる。この弱いポインタは、オブジェクトが破
壊されるまでそのオブジェクトを指示する。該ポインタ
は、オブジェクトの破壊を阻止する代わりにそれが指示
しているオブジェクトが破壊されると安全にゼロ・ポイ
ンタになる。
【００１６】弱い簡略化したポインタを利用して、サイ
クルを中断すると、サイクルの不在によってセグメント
がプログラムの残りの部分から孤立した時そのセグメン
トが確実に破壊されることになるので、ガーベジ収集プ
ロセスが促進される。弱いポインタによって指示されて
いるオブジェクトは、それに対する強いポインタのカウ
ントがゼロまでデクリメントしている限り安全に破壊す
ることが可能である。破壊してしまうと、そのオブジェ
クトから他のオブジェクトへの全てのポインタがやはり
取り除かれるので、システムから「ガーベジ」が有効に
除去されるまでさらに多くのオブジェクトを破壊するこ
とが可能になる。
【００１７】図１には、本発明の簡略化した強弱のポイ
ンタの利用によって利点が得られる単純なデータ構造の
概略図が示されている。強い簡略化ポインタ１１０及び
１３０と、弱い簡略化ポインタ１２０は、オブジェクト
に関する別個の参照カウントを保持することによって支
援される。
【００１８】Ａの参照カウント２は、強いカウント１と
弱いカウント１から構成される。ポインタ１１０を取り
除くと、Ａの参照カウントはゼロまでデクリメントし、
その結果、Ａはその非ゼロの弱い参照カウントにもかか
わらず破壊される。Ａを指示するＢの弱いポインタは、
ゼロ・ポインタになる。Ａを破壊するとＢを指示するそ
の強い簡略化ポインタ１３０が破壊されて、その結果Ｂ
の強い参照カウントがゼロまでデクリメントし、Ｂも破
壊されることになる。したがって、コンピュータのメモ
リからガーベジが除去される。
【００１９】アプリケーションのデータ構造は、発生す
るどの参照サイクルにも少なくとも１つの弱い簡略化ポ
インタが含まれるように設計しなければならない。自動
ガーベジ収集は、データ構造に強い簡略化ポインタのサ
イクルが含まれていないアプリケーションでは行われな
い。この場合やはりアプリケーションが明確にメモリ管
理を実施しなければならないが、それでもアプリケーシ
ョンには安全な簡略化ポインタを利用することによる利
点がある。
【００２０】本発明を利用するため、プログラマは、ま
ず参照サイクルを識別しなければならない。サイクル内
において、少なくとも１つの弱いポインタを利用しなけ
ればならない。サイクル内のオブジェクトがプログラム
の残りの部分から孤立すると、サイクルは強いポインタ
だけに適用される通常のカウントによるポインタ案によ
って自動的に破壊される。本発明の新規の態様は、上述
のように弱いポインタの利用である。
【００２１】簡略化した、すなわち「スマートな」ポイ
ンタの概念は、新しいものではない。こうしたポインタ
は、正規のポインタと同様の働きをするが、それを介し
た各アクセス毎に参照カウントを更新するという追加機
能を実施する。簡略化ポインタに特定のオブジェクトを
指示させると、該ポインタはそのオブジェクトであるこ
とを告げる。さらに該オブジェクトは、それを指示した
簡略化ポインタの数を記録しておく。
【００２２】オブジェクトに関するポインタのカウント
を調べることによって、ダングリング・ポインタを生成
せずに、いつそのオブジェクトを安全に破壊できるかに
ついて判定することが可能になる。ただし、先行技術に
よる簡略化ポインタでは、従来の技術セクションに記載
の循環参照の問題を扱わない。強弱の簡略化ポインタを
用いることによってこの問題が処理される。
【００２３】強い簡略化ポインタは、明確に新しい値を
割り当てられるかゼロにセットされるか、あるいは破壊
されない限り、永久にあるオブジェクトを指示してい
る。オブジェクトに対する強い簡略化ポインタの存在に
よってそのオブジェクトが決して破壊されないことが保
証されるので、その強い簡略化ポインタによるオブジェ
クトの参照は常に安全である。弱い簡略化ポインタは、
オブジェクトが破壊されない限りそのオブジェクトを指
示するか、さもなければ安全にゼロになる。弱い簡略化
ポインタは非持久性であり、ゼロ値について明確なチェ
ックが実施されると、弱い簡略化ポインタを通じて安全
にオブジェクトを参照することが可能になる。
【００２４】なお、上記説明では本発明の特定の実施例
について示し解説してきたが、本発明はこれに限定され
るものではない。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明の方法によれ
ば、オブジェクトに対する任意の参照及び全ての参照に
ついて行う、従来のようなデータ空間に対する徹底した
探索を必要とすることなく、ソフトウェア・システムに
おけるダングリング・ポインタ問題とガーベジ・コレク
ション問題の両方を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の強弱の簡略化ポインタを利用すること
によって利点のある単純なデータ構造の概略図である。
【図２】本発明に係るポインタのサイクルを含む単純な
データ構造の概略図である。
【符号の説明】
１１０ 強い簡略化ポインタ １２０ 弱い簡略化ポインタ １３０ 強い簡略化ポインタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ポール・キャメロン・ブラウン アメリカ合衆国ニューヨーク州スケネクタ ディ コロリン テラス 23

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ソフトウェア・システムにおけるガーベジ
    の自動収集方法において、 オブジェクトの参照に強いポインタを利用するステップ
    と、 前記ソフトウェア・システムにおけるオブジェクトに対
    する強いポインタのサイクルを識別するステップと、 前記サイクルにおける前記オブジェクトに対する強いポ
    インタのうち少なくとも１つを、前記オブジェクトの破
    壊時にゼロになる弱い簡略化したポインタに置き換える
    ステップと、 前記オブジェクトに対する強いポインタのカウントがゼ
    ロに達するとオブジェクトを破壊するステップから構成
    されるた自動ガーベジ・コレクション方法。
JP5076857A 1992-04-06 1993-04-02 自動ガーベジ・コレクション方法 Pending JPH0816457A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/863924 1992-04-06
US07/863,924 US5398334A (en) 1992-04-06 1992-04-06 System for automatic garbage collection using strong and weak encapsulated pointers

Publications (1)

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JPH0816457A true JPH0816457A (ja) 1996-01-19

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ID=25342124

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JP5076857A Pending JPH0816457A (ja) 1992-04-06 1993-04-02 自動ガーベジ・コレクション方法

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