Days 12: 垃圾回收器系列：概念、粗略實現

▌第一次閱讀本系列的，可以先看：

本系列的大綱 傳送門

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▌閱讀本文章的垃圾回收器系列前：

對指標、地址不熟悉的：
Days 3: 重溫指標：記憶體地址 、 儲存空間 至
Days 7: 重溫指標：數據、數據類型的本質

而 Days 8: 重溫指標：雜項：指標宣告、運算符 是基礎知識及雜項，不看不影響本系列閱讀。

對如何動態分配記憶體（ malloc, calloc, realloc, free ）不熟悉的：
Days 9: 動態記憶體分配：malloc()、calloc()、realloc()、free()，內存洩露

不知道什麼是 atexit() 的：
Days 10: atexit()、函數程序結束時調用函數

不知道什麼是 垃圾回收器 的：
Days 11: 什麼是垃圾回收器？

其實還有一點點知識點沒有包括，
不過已經可以開始嘗試實現垃圾回收器~！

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▌垃圾回收器的粗略實現：

今天只是粗略實現，之後再具體實現，

首先，正常的做法是怎樣？

int *ptr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
free(ptr);

我們想要怎樣？

int *ptr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));

簡單來講，就是想要 分配記憶體後不需要理會釋放的問題。
即是 自動的記憶體管理。

現在我們手上有一個很有趣的材料：

atexit();

可以在 主程序結束時調用函數。

▌欸？？！

int *ptr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
atexit(free(ptr));

咳咳，當然不能這樣， atexit() 不能接受有參數的函數，
同時 函數地址 也不能帶有默認參數。

但是方向很正確。

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我們需要一個 沒有參數也沒有回傳 的函數，
放入 atexit() 中註冊，使該函數在主程序結束時調用，
進行 free() 的工作。

▌所以肯定有一個這樣的函數存在：

void a_function_for_atexit_to_register(void){
    //somethings to free()
}

而它能夠知道或紀錄著， （【標記－清除】）
曾經分配的記憶體空間的地址。

然後遍歷去釋放。 （【標記－清除】）
這正是 【標記－清除】 的概念。

而這個函數負責釋放的部分。

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這個函數能夠知道 曾經分配的記憶體空間的地址，
但它不能存在參數，所以無法傳入地址進行紀錄，
代表會有 另一個函數 用於進行 地址的紀錄。

void a_function_for_register_address(void *address){
    //save the address 
}

我們還要用一個新的函數去取代 malloc()，有兩種形式：

void *my_malloc(int size);
void my_malloc(void **ptr, int size, int type_side);

個人偏好第二種形式，
原因可參看 Days 4: 重溫指標：靜態變數的地址、函數回傳地址 的最後，
以及 Days 9: 動態記憶體分配：malloc()、calloc()、realloc()、free()，內存洩露
內存洩漏的部分。

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▌粗略估計 my_malloc() 的實現：

void my_malloc(void **ptr, int size, int type_side){
    /*分配記憶體*/
    *ptr = malloc(size * type_side);
    
    /*紀錄地址*/
    a_function_for_register_address(*ptr);
    
    /*註冊 atexit() */
    /*僅在程序第一次執行時呼叫 atexit() */
 static int first_process = 1;
 if (first_process) {
  atexit(&a_function_for_atexit_to_register);  //此函數只會被呼叫一次
  first_process = 0;  //第一次執行的標記
 }
}

分三個部分，
第一，分配記憶體。
第二，紀錄 已經分配的記憶體空間 的地址。
第三，用 atexit() 進行註冊，僅一次。

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▌小結

現在我們手上有以下函數：

void a_function_for_atexit_to_register(void);
void a_function_for_register_address(void *address);
void my_malloc(void **ptr, int size, int type_side);

改個漂亮一點的名字，按個人習慣吧，

void free_all_register_address(void);
void register_address(void *address);
void new_1d(void **ptr, int length, int type_side);

目前還是很粗糙，不過...

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篇幅太長不方便閱讀，下一篇繼續完善。

30 Days 如何把 C 語言偽裝成高階語言 系列 : Days 12: 垃圾回收器系列：概念、粗略實現