~ubuntu-branches/ubuntu/intrepid/ecl/intrepid

« back to all changes in this revision

Viewing changes to src/gc/doc/README

  • Committer: Bazaar Package Importer
  • Author(s): Peter Van Eynde
  • Date: 2006-05-17 02:46:26 UTC
  • Revision ID: james.westby@ubuntu.com-20060517024626-lljr08ftv9g9vefl
Tags: upstream-0.9h-20060510
ImportĀ upstreamĀ versionĀ 0.9h-20060510

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
 
1
Copyright (c) 1988, 1989 Hans-J. Boehm, Alan J. Demers
 
2
Copyright (c) 1991-1996 by Xerox Corporation.  All rights reserved.
 
3
Copyright (c) 1996-1999 by Silicon Graphics.  All rights reserved.
 
4
Copyright (c) 1999-2004 Hewlett-Packard Development Company, L.P.
 
5
 
 
6
The file linux_threads.c is also
 
7
Copyright (c) 1998 by Fergus Henderson.  All rights reserved.
 
8
 
 
9
The files Makefile.am, and configure.in are
 
10
Copyright (c) 2001 by Red Hat Inc. All rights reserved.
 
11
 
 
12
Several files supporting GNU-style builds are copyrighted by the Free
 
13
Software Foundation, and carry a different license from that given
 
14
below.
 
15
 
 
16
THIS MATERIAL IS PROVIDED AS IS, WITH ABSOLUTELY NO WARRANTY EXPRESSED
 
17
OR IMPLIED.  ANY USE IS AT YOUR OWN RISK.
 
18
 
 
19
Permission is hereby granted to use or copy this program
 
20
for any purpose,  provided the above notices are retained on all copies.
 
21
Permission to modify the code and to distribute modified code is granted,
 
22
provided the above notices are retained, and a notice that the code was
 
23
modified is included with the above copyright notice.
 
24
 
 
25
A few of the files needed to use the GNU-style build procedure come with
 
26
slightly different licenses, though they are all similar in spirit.  A few
 
27
are GPL'ed, but with an exception that should cover all uses in the
 
28
collector.  (If you are concerned about such things, I recommend you look
 
29
at the notice in config.guess or ltmain.sh.)
 
30
 
 
31
This is version 6.5 of a conservative garbage collector for C and C++.
 
32
 
 
33
You might find a more recent version of this at
 
34
 
 
35
http://www.hpl.hp.com/personal/Hans_Boehm/gc
 
36
 
 
37
OVERVIEW
 
38
 
 
39
    This is intended to be a general purpose, garbage collecting storage
 
40
allocator.  The algorithms used are described in:
 
41
 
 
42
Boehm, H., and M. Weiser, "Garbage Collection in an Uncooperative Environment",
 
43
Software Practice & Experience, September 1988, pp. 807-820.
 
44
 
 
45
Boehm, H., A. Demers, and S. Shenker, "Mostly Parallel Garbage Collection",
 
46
Proceedings of the ACM SIGPLAN '91 Conference on Programming Language Design
 
47
and Implementation, SIGPLAN Notices 26, 6 (June 1991), pp. 157-164.
 
48
 
 
49
Boehm, H., "Space Efficient Conservative Garbage Collection", Proceedings
 
50
of the ACM SIGPLAN '91 Conference on Programming Language Design and
 
51
Implementation, SIGPLAN Notices 28, 6 (June 1993), pp. 197-206.
 
52
 
 
53
Boehm H., "Reducing Garbage Collector Cache Misses", Proceedings of the
 
54
2000 International Symposium on Memory Management.
 
55
 
 
56
  Possible interactions between the collector and optimizing compilers are
 
57
discussed in
 
58
 
 
59
Boehm, H., and D. Chase, "A Proposal for GC-safe C Compilation",
 
60
The Journal of C Language Translation 4, 2 (December 1992).
 
61
 
 
62
and
 
63
 
 
64
Boehm H., "Simple GC-safe Compilation", Proceedings
 
65
of the ACM SIGPLAN '96 Conference on Programming Language Design and
 
66
Implementation.
 
67
 
 
68
(Some of these are also available from
 
69
http://www.hpl.hp.com/personal/Hans_Boehm/papers/, among other places.)
 
70
 
 
71
  Unlike the collector described in the second reference, this collector
 
72
operates either with the mutator stopped during the entire collection
 
73
(default) or incrementally during allocations.  (The latter is supported
 
74
on only a few machines.)  On the most common platforms, it can be built
 
75
with or without thread support.  On a few platforms, it can take advantage
 
76
of a multiprocessor to speed up garbage collection.
 
77
 
 
78
  Many of the ideas underlying the collector have previously been explored
 
79
by others.  Notably, some of the run-time systems developed at Xerox PARC
 
80
in the early 1980s conservatively scanned thread stacks to locate possible
 
81
pointers (cf. Paul Rovner, "On Adding Garbage Collection and Runtime Types
 
82
to a Strongly-Typed Statically Checked, Concurrent Language"  Xerox PARC
 
83
CSL 84-7).  Doug McIlroy wrote a simpler fully conservative collector that
 
84
was part of version 8 UNIX (tm), but appears to not have received
 
85
widespread use.
 
86
 
 
87
  Rudimentary tools for use of the collector as a leak detector are included
 
88
(see http://www.hpl.hp.com/personal/Hans_Boehm/gc/leak.html),
 
89
as is a fairly sophisticated string package "cord" that makes use of the
 
90
collector.  (See doc/README.cords and H.-J. Boehm, R. Atkinson, and M. Plass,
 
91
"Ropes: An Alternative to Strings", Software Practice and Experience 25, 12
 
92
(December 1995), pp. 1315-1330.  This is very similar to the "rope" package
 
93
in Xerox Cedar, or the "rope" package in the SGI STL or the g++ distribution.)
 
94
 
 
95
Further collector documantation can be found at
 
96
 
 
97
http://www.hpl.hp.com/personal/Hans_Boehm/gc
 
98
 
 
99
 
 
100
GENERAL DESCRIPTION
 
101
 
 
102
  This is a garbage collecting storage allocator that is intended to be
 
103
used as a plug-in replacement for C's malloc.
 
104
 
 
105
  Since the collector does not require pointers to be tagged, it does not
 
106
attempt to ensure that all inaccessible storage is reclaimed.  However,
 
107
in our experience, it is typically more successful at reclaiming unused
 
108
memory than most C programs using explicit deallocation.  Unlike manually
 
109
introduced leaks, the amount of unreclaimed memory typically stays
 
110
bounded.
 
111
 
 
112
  In the following, an "object" is defined to be a region of memory allocated
 
113
by the routines described below.  
 
114
 
 
115
  Any objects not intended to be collected must be pointed to either
 
116
from other such accessible objects, or from the registers,
 
117
stack, data, or statically allocated bss segments.  Pointers from
 
118
the stack or registers may point to anywhere inside an object.
 
119
The same is true for heap pointers if the collector is compiled with
 
120
 ALL_INTERIOR_POINTERS defined, as is now the default.
 
121
 
 
122
Compiling without ALL_INTERIOR_POINTERS may reduce accidental retention
 
123
of garbage objects, by requiring pointers from the heap to to the beginning
 
124
of an object.  But this no longer appears to be a significant
 
125
issue for most programs.
 
126
 
 
127
There are a number of routines which modify the pointer recognition
 
128
algorithm.  GC_register_displacement allows certain interior pointers
 
129
to be recognized even if ALL_INTERIOR_POINTERS is nor defined.
 
130
GC_malloc_ignore_off_page allows some pointers into the middle of large objects
 
131
to be disregarded, greatly reducing the probablility of accidental
 
132
retention of large objects.  For most purposes it seems best to compile
 
133
with ALL_INTERIOR_POINTERS and to use GC_malloc_ignore_off_page if
 
134
you get collector warnings from allocations of very large objects.
 
135
See README.debugging for details.
 
136
 
 
137
  WARNING: pointers inside memory allocated by the standard "malloc" are not
 
138
seen by the garbage collector.  Thus objects pointed to only from such a
 
139
region may be prematurely deallocated.  It is thus suggested that the
 
140
standard "malloc" be used only for memory regions, such as I/O buffers, that
 
141
are guaranteed not to contain pointers to garbage collectable memory.
 
142
Pointers in C language automatic, static, or register variables,
 
143
are correctly recognized.  (Note that GC_malloc_uncollectable has semantics
 
144
similar to standard malloc, but allocates objects that are traced by the
 
145
collector.)
 
146
 
 
147
  WARNING: the collector does not always know how to find pointers in data
 
148
areas that are associated with dynamic libraries.  This is easy to
 
149
remedy IF you know how to find those data areas on your operating
 
150
system (see GC_add_roots).  Code for doing this under SunOS, IRIX 5.X and 6.X,
 
151
HP/UX, Alpha OSF/1, Linux, and win32 is included and used by default.  (See
 
152
README.win32 for win32 details.)  On other systems pointers from dynamic
 
153
library data areas may not be considered by the collector.
 
154
If you're writing a program that depends on the collector scanning
 
155
dynamic library data areas, it may be a good idea to include at least
 
156
one call to GC_is_visible() to ensure that those areas are visible
 
157
to the collector.
 
158
 
 
159
  Note that the garbage collector does not need to be informed of shared
 
160
read-only data.  However if the shared library mechanism can introduce
 
161
discontiguous data areas that may contain pointers, then the collector does
 
162
need to be informed.
 
163
 
 
164
  Signal processing for most signals may be deferred during collection,
 
165
and during uninterruptible parts of the allocation process.
 
166
Like standard ANSI C mallocs, by default it is unsafe to invoke
 
167
malloc (and other GC routines) from a signal handler while another
 
168
malloc call may be in progress. Removing -DNO_SIGNALS from Makefile
 
169
attempts to remedy that.  But that may not be reliable with a compiler that
 
170
substantially reorders memory operations inside GC_malloc.
 
171
 
 
172
  The allocator/collector can also be configured for thread-safe operation.
 
173
(Full signal safety can also be achieved, but only at the cost of two system
 
174
calls per malloc, which is usually unacceptable.)
 
175
WARNING: the collector does not guarantee to scan thread-local storage
 
176
(e.g. of the kind accessed with pthread_getspecific()).  The collector
 
177
does scan thread stacks, though, so generally the best solution is to
 
178
ensure that any pointers stored in thread-local storage are also
 
179
stored on the thread's stack for the duration of their lifetime.
 
180
(This is arguably a longstanding bug, but it hasn't been fixed yet.)
 
181
 
 
182
INSTALLATION AND PORTABILITY
 
183
 
 
184
  As distributed, the macro SILENT is defined in Makefile.
 
185
In the event of problems, this can be removed to obtain a moderate
 
186
amount of descriptive output for each collection.
 
187
(The given statistics exhibit a few peculiarities.
 
188
Things don't appear to add up for a variety of reasons, most notably
 
189
fragmentation losses.  These are probably much more significant for the
 
190
contrived program "test.c" than for your application.)
 
191
 
 
192
  Note that typing "make test" will automatically build the collector
 
193
and then run setjmp_test and gctest. Setjmp_test will give you information
 
194
about configuring the collector, which is useful primarily if you have
 
195
a machine that's not already supported.  Gctest is a somewhat superficial
 
196
test of collector functionality.  Failure is indicated by a core dump or
 
197
a message to the effect that the collector is broken.  Gctest takes about 
 
198
35 seconds to run on a SPARCstation 2. It may use up to 8 MB of memory.  (The
 
199
multi-threaded version will use more.  64-bit versions may use more.)
 
200
"Make test" will also, as its last step, attempt to build and test the
 
201
"cord" string library.  This will fail without an ANSI C compiler, but
 
202
the garbage collector itself should still be usable.
 
203
 
 
204
  The Makefile will generate a library gc.a which you should link against.
 
205
Typing "make cords" will add the cord library to gc.a.
 
206
Note that this requires an ANSI C compiler.
 
207
 
 
208
  It is suggested that if you need to replace a piece of the collector
 
209
(e.g. GC_mark_rts.c) you simply list your version ahead of gc.a on the
 
210
ld command line, rather than replacing the one in gc.a.  (This will
 
211
generate numerous warnings under some versions of AIX, but it still
 
212
works.)
 
213
 
 
214
  All include files that need to be used by clients will be put in the
 
215
include subdirectory.  (Normally this is just gc.h.  "Make cords" adds
 
216
"cord.h" and "ec.h".)
 
217
 
 
218
  The collector currently is designed to run essentially unmodified on
 
219
machines that use a flat 32-bit or 64-bit address space.
 
220
That includes the vast majority of Workstations and X86 (X >= 3) PCs.
 
221
(The list here was deleted because it was getting too long and constantly
 
222
out of date.)
 
223
  It does NOT run under plain 16-bit DOS or Windows 3.X.  There are however
 
224
various packages (e.g. win32s, djgpp) that allow flat 32-bit address
 
225
applications to run under those systemsif the have at least an 80386 processor,
 
226
and several of those are compatible with the collector.
 
227
 
 
228
  In a few cases (Amiga, OS/2, Win32, MacOS) a separate makefile
 
229
or equivalent is supplied.  Many of these have separate README.system
 
230
files.
 
231
 
 
232
  Dynamic libraries are completely supported only under SunOS/Solaris,
 
233
(and even that support is not functional on the last Sun 3 release),
 
234
Linux, FreeBSD, NetBSD, IRIX 5&6, HP/UX, Win32 (not Win32S) and OSF/1
 
235
on DEC AXP machines plus perhaps a few others listed near the top
 
236
of dyn_load.c.  On other machines we recommend that you do one of
 
237
the following:
 
238
 
 
239
  1) Add dynamic library support (and send us the code).
 
240
  2) Use static versions of the libraries.
 
241
  3) Arrange for dynamic libraries to use the standard malloc.
 
242
     This is still dangerous if the library stores a pointer to a
 
243
     garbage collected object.  But nearly all standard interfaces
 
244
     prohibit this, because they deal correctly with pointers
 
245
     to stack allocated objects.  (Strtok is an exception.  Don't
 
246
     use it.)
 
247
 
 
248
  In all cases we assume that pointer alignment is consistent with that
 
249
enforced by the standard C compilers.  If you use a nonstandard compiler
 
250
you may have to adjust the alignment parameters defined in gc_priv.h.
 
251
Note that this may also be an issue with packed records/structs, if those
 
252
enforce less alignment for pointers.
 
253
 
 
254
  A port to a machine that is not byte addressed, or does not use 32 bit
 
255
or 64 bit addresses will require a major effort.  A port to plain MSDOS
 
256
or win16 is hard.
 
257
 
 
258
  For machines not already mentioned, or for nonstandard compilers, the
 
259
following are likely to require change:
 
260
 
 
261
1.  The parameters in gcconfig.h.
 
262
      The parameters that will usually require adjustment are
 
263
   STACKBOTTOM,  ALIGNMENT and DATASTART.  Setjmp_test
 
264
   prints its guesses of the first two.
 
265
      DATASTART should be an expression for computing the
 
266
   address of the beginning of the data segment.  This can often be
 
267
   &etext.  But some memory management units require that there be
 
268
   some unmapped space between the text and the data segment.  Thus
 
269
   it may be more complicated.   On UNIX systems, this is rarely
 
270
   documented.  But the adb "$m" command may be helpful.  (Note
 
271
   that DATASTART will usually be a function of &etext.  Thus a
 
272
   single experiment is usually insufficient.)
 
273
     STACKBOTTOM is used to initialize GC_stackbottom, which
 
274
   should be a sufficient approximation to the coldest stack address.
 
275
   On some machines, it is difficult to obtain such a value that is
 
276
   valid across a variety of MMUs, OS releases, etc.  A number of
 
277
   alternatives exist for using the collector in spite of this.  See the
 
278
   discussion in gcconfig.h immediately preceding the various
 
279
   definitions of STACKBOTTOM.
 
280
   
 
281
2.  mach_dep.c.
 
282
      The most important routine here is one to mark from registers.
 
283
    The distributed file includes a generic hack (based on setjmp) that
 
284
    happens to work on many machines, and may work on yours.  Try
 
285
    compiling and running setjmp_t.c to see whether it has a chance of
 
286
    working.  (This is not correct C, so don't blame your compiler if it
 
287
    doesn't work.  Based on limited experience, register window machines
 
288
    are likely to cause trouble.  If your version of setjmp claims that
 
289
    all accessible variables, including registers, have the value they
 
290
    had at the time of the longjmp, it also will not work.  Vanilla 4.2 BSD
 
291
    on Vaxen makes such a claim.  SunOS does not.)
 
292
      If your compiler does not allow in-line assembly code, or if you prefer
 
293
    not to use such a facility, mach_dep.c may be replaced by a .s file
 
294
    (as we did for the MIPS machine and the PC/RT).
 
295
      At this point enough architectures are supported by mach_dep.c
 
296
    that you will rarely need to do more than adjust for assembler
 
297
    syntax.
 
298
 
 
299
3.  os_dep.c (and gc_priv.h).
 
300
          Several kinds of operating system dependent routines reside here.
 
301
        Many are optional.  Several are invoked only through corresponding
 
302
        macros in gc_priv.h, which may also be redefined as appropriate.
 
303
      The routine GC_register_data_segments is crucial.  It registers static
 
304
    data areas that must be traversed by the collector. (User calls to
 
305
    GC_add_roots may sometimes be used for similar effect.)
 
306
      Routines to obtain memory from the OS also reside here.
 
307
    Alternatively this can be done entirely by the macro GET_MEM
 
308
    defined in gc_priv.h.  Routines to disable and reenable signals
 
309
    also reside here if they are need by the macros DISABLE_SIGNALS
 
310
    and ENABLE_SIGNALS defined in gc_priv.h.
 
311
      In a multithreaded environment, the macros LOCK and UNLOCK
 
312
    in gc_priv.h will need to be suitably redefined.
 
313
      The incremental collector requires page dirty information, which
 
314
    is acquired through routines defined in os_dep.c.  Unless directed
 
315
    otherwise by gcconfig.h, these are implemented as stubs that simply
 
316
    treat all pages as dirty.  (This of course makes the incremental
 
317
    collector much less useful.)
 
318
 
 
319
4.  dyn_load.c
 
320
        This provides a routine that allows the collector to scan data
 
321
        segments associated with dynamic libraries.  Often it is not
 
322
        necessary to provide this routine unless user-written dynamic
 
323
        libraries are used.
 
324
 
 
325
  For a different version of UN*X or different machines using the
 
326
Motorola 68000, Vax, SPARC, 80386, NS 32000, PC/RT, or MIPS architecture,
 
327
it should frequently suffice to change definitions in gcconfig.h.
 
328
 
 
329
 
 
330
THE C INTERFACE TO THE ALLOCATOR
 
331
 
 
332
  The following routines are intended to be directly called by the user.
 
333
Note that usually only GC_malloc is necessary.  GC_clear_roots and GC_add_roots
 
334
calls may be required if the collector has to trace from nonstandard places
 
335
(e.g. from dynamic library data areas on a machine on which the 
 
336
collector doesn't already understand them.)  On some machines, it may
 
337
be desirable to set GC_stacktop to a good approximation of the stack base. 
 
338
(This enhances code portability on HP PA machines, since there is no
 
339
good way for the collector to compute this value.)  Client code may include
 
340
"gc.h", which defines all of the following, plus many others.
 
341
 
 
342
1)  GC_malloc(nbytes)
 
343
    - allocate an object of size nbytes.  Unlike malloc, the object is
 
344
      cleared before being returned to the user.  Gc_malloc will
 
345
      invoke the garbage collector when it determines this to be appropriate.
 
346
      GC_malloc may return 0 if it is unable to acquire sufficient
 
347
      space from the operating system.  This is the most probable
 
348
      consequence of running out of space.  Other possible consequences
 
349
      are that a function call will fail due to lack of stack space,
 
350
      or that the collector will fail in other ways because it cannot
 
351
      maintain its internal data structures, or that a crucial system
 
352
      process will fail and take down the machine.  Most of these
 
353
      possibilities are independent of the malloc implementation.
 
354
 
 
355
2)  GC_malloc_atomic(nbytes)
 
356
    - allocate an object of size nbytes that is guaranteed not to contain any
 
357
      pointers.  The returned object is not guaranteed to be cleared.
 
358
      (Can always be replaced by GC_malloc, but results in faster collection
 
359
      times.  The collector will probably run faster if large character
 
360
      arrays, etc. are allocated with GC_malloc_atomic than if they are
 
361
      statically allocated.)
 
362
 
 
363
3)  GC_realloc(object, new_size)
 
364
    - change the size of object to be new_size.  Returns a pointer to the
 
365
      new object, which may, or may not, be the same as the pointer to
 
366
      the old object.  The new object is taken to be atomic iff the old one
 
367
      was.  If the new object is composite and larger than the original object,
 
368
      then the newly added bytes are cleared (we hope).  This is very likely
 
369
      to allocate a new object, unless MERGE_SIZES is defined in gc_priv.h.
 
370
      Even then, it is likely to recycle the old object only if the object
 
371
      is grown in small additive increments (which, we claim, is generally bad
 
372
      coding practice.)
 
373
 
 
374
4)  GC_free(object)
 
375
    - explicitly deallocate an object returned by GC_malloc or
 
376
      GC_malloc_atomic.  Not necessary, but can be used to minimize
 
377
      collections if performance is critical.  Probably a performance
 
378
      loss for very small objects (<= 8 bytes).
 
379
 
 
380
5)  GC_expand_hp(bytes)
 
381
    - Explicitly increase the heap size.  (This is normally done automatically
 
382
      if a garbage collection failed to GC_reclaim enough memory.  Explicit
 
383
      calls to GC_expand_hp may prevent unnecessarily frequent collections at
 
384
      program startup.)
 
385
 
 
386
6)  GC_malloc_ignore_off_page(bytes)
 
387
        - identical to GC_malloc, but the client promises to keep a pointer to
 
388
          the somewhere within the first 256 bytes of the object while it is
 
389
          live.  (This pointer should nortmally be declared volatile to prevent
 
390
          interference from compiler optimizations.)  This is the recommended
 
391
          way to allocate anything that is likely to be larger than 100Kbytes
 
392
          or so.  (GC_malloc may result in failure to reclaim such objects.)
 
393
 
 
394
7)  GC_set_warn_proc(proc)
 
395
        - Can be used to redirect warnings from the collector.  Such warnings
 
396
          should be rare, and should not be ignored during code development.
 
397
      
 
398
8) GC_enable_incremental()
 
399
    - Enables generational and incremental collection.  Useful for large
 
400
      heaps on machines that provide access to page dirty information.
 
401
      Some dirty bit implementations may interfere with debugging
 
402
      (by catching address faults) and place restrictions on heap arguments
 
403
      to system calls (since write faults inside a system call may not be
 
404
      handled well).
 
405
 
 
406
9) Several routines to allow for registration of finalization code.
 
407
   User supplied finalization code may be invoked when an object becomes
 
408
   unreachable.  To call (*f)(obj, x) when obj becomes inaccessible, use
 
409
        GC_register_finalizer(obj, f, x, 0, 0);
 
410
   For more sophisticated uses, and for finalization ordering issues,
 
411
   see gc.h.
 
412
 
 
413
  The global variable GC_free_space_divisor may be adjusted up from its
 
414
default value of 4 to use less space and more collection time, or down for
 
415
the opposite effect.  Setting it to 1 or 0 will effectively disable collections
 
416
and cause all allocations to simply grow the heap.
 
417
 
 
418
  The variable GC_non_gc_bytes, which is normally 0, may be changed to reflect
 
419
the amount of memory allocated by the above routines that should not be
 
420
considered as a candidate for collection.  Careless use may, of course, result
 
421
in excessive memory consumption.
 
422
 
 
423
  Some additional tuning is possible through the parameters defined
 
424
near the top of gc_priv.h.
 
425
  
 
426
  If only GC_malloc is intended to be used, it might be appropriate to define:
 
427
 
 
428
#define malloc(n) GC_malloc(n)
 
429
#define calloc(m,n) GC_malloc((m)*(n))
 
430
 
 
431
  For small pieces of VERY allocation intensive code, gc_inl.h
 
432
includes some allocation macros that may be used in place of GC_malloc
 
433
and friends.
 
434
 
 
435
  All externally visible names in the garbage collector start with "GC_".
 
436
To avoid name conflicts, client code should avoid this prefix, except when
 
437
accessing garbage collector routines or variables.
 
438
 
 
439
  There are provisions for allocation with explicit type information.
 
440
This is rarely necessary.  Details can be found in gc_typed.h.
 
441
 
 
442
THE C++ INTERFACE TO THE ALLOCATOR:
 
443
 
 
444
  The Ellis-Hull C++ interface to the collector is included in
 
445
the collector distribution.  If you intend to use this, type
 
446
"make c++" after the initial build of the collector is complete.
 
447
See gc_cpp.h for the definition of the interface.  This interface
 
448
tries to approximate the Ellis-Detlefs C++ garbage collection
 
449
proposal without compiler changes.
 
450
 
 
451
Cautions:
 
452
1. Arrays allocated without new placement syntax are
 
453
allocated as uncollectable objects.  They are traced by the
 
454
collector, but will not be reclaimed.
 
455
 
 
456
2. Failure to use "make c++" in combination with (1) will
 
457
result in arrays allocated using the default new operator.
 
458
This is likely to result in disaster without linker warnings.
 
459
 
 
460
3. If your compiler supports an overloaded new[] operator,
 
461
then gc_cpp.cc and gc_cpp.h should be suitably modified.
 
462
 
 
463
4. Many current C++ compilers have deficiencies that
 
464
break some of the functionality.  See the comments in gc_cpp.h
 
465
for suggested workarounds.
 
466
 
 
467
USE AS LEAK DETECTOR:
 
468
 
 
469
  The collector may be used to track down leaks in C programs that are
 
470
intended to run with malloc/free (e.g. code with extreme real-time or
 
471
portability constraints).  To do so define FIND_LEAK in Makefile
 
472
This will cause the collector to invoke the report_leak
 
473
routine defined near the top of reclaim.c whenever an inaccessible
 
474
object is found that has not been explicitly freed.  Such objects will
 
475
also be automatically reclaimed.
 
476
  Productive use of this facility normally involves redefining report_leak
 
477
to do something more intelligent.  This typically requires annotating
 
478
objects with additional information (e.g. creation time stack trace) that
 
479
identifies their origin.  Such code is typically not very portable, and is
 
480
not included here, except on SPARC machines.
 
481
  If all objects are allocated with GC_DEBUG_MALLOC (see next section),
 
482
then the default version of report_leak will report the source file
 
483
and line number at which the leaked object was allocated.  This may
 
484
sometimes be sufficient.  (On SPARC/SUNOS4 machines, it will also report
 
485
a cryptic stack trace.  This can often be turned into a sympolic stack
 
486
trace by invoking program "foo" with "callprocs foo".  Callprocs is
 
487
a short shell script that invokes adb to expand program counter values
 
488
to symbolic addresses.  It was largely supplied by Scott Schwartz.)
 
489
  Note that the debugging facilities described in the next section can
 
490
sometimes be slightly LESS effective in leak finding mode, since in
 
491
leak finding mode, GC_debug_free actually results in reuse of the object.
 
492
(Otherwise the object is simply marked invalid.)  Also note that the test
 
493
program is not designed to run meaningfully in FIND_LEAK mode.
 
494
Use "make gc.a" to build the collector.
 
495
 
 
496
DEBUGGING FACILITIES:
 
497
 
 
498
  The routines GC_debug_malloc, GC_debug_malloc_atomic, GC_debug_realloc,
 
499
and GC_debug_free provide an alternate interface to the collector, which
 
500
provides some help with memory overwrite errors, and the like.
 
501
Objects allocated in this way are annotated with additional
 
502
information.  Some of this information is checked during garbage
 
503
collections, and detected inconsistencies are reported to stderr.
 
504
 
 
505
  Simple cases of writing past the end of an allocated object should
 
506
be caught if the object is explicitly deallocated, or if the
 
507
collector is invoked while the object is live.  The first deallocation
 
508
of an object will clear the debugging info associated with an
 
509
object, so accidentally repeated calls to GC_debug_free will report the
 
510
deallocation of an object without debugging information.  Out of
 
511
memory errors will be reported to stderr, in addition to returning
 
512
NIL.
 
513
 
 
514
  GC_debug_malloc checking  during garbage collection is enabled
 
515
with the first call to GC_debug_malloc.  This will result in some
 
516
slowdown during collections.  If frequent heap checks are desired,
 
517
this can be achieved by explicitly invoking GC_gcollect, e.g. from
 
518
the debugger.
 
519
 
 
520
  GC_debug_malloc allocated objects should not be passed to GC_realloc
 
521
or GC_free, and conversely.  It is however acceptable to allocate only
 
522
some objects with GC_debug_malloc, and to use GC_malloc for other objects,
 
523
provided the two pools are kept distinct.  In this case, there is a very
 
524
low probablility that GC_malloc allocated objects may be misidentified as
 
525
having been overwritten.  This should happen with probability at most
 
526
one in 2**32.  This probability is zero if GC_debug_malloc is never called.
 
527
 
 
528
  GC_debug_malloc, GC_malloc_atomic, and GC_debug_realloc take two
 
529
additional trailing arguments, a string and an integer.  These are not
 
530
interpreted by the allocator.  They are stored in the object (the string is
 
531
not copied).  If an error involving the object is detected, they are printed.
 
532
 
 
533
  The macros GC_MALLOC, GC_MALLOC_ATOMIC, GC_REALLOC, GC_FREE, and
 
534
GC_REGISTER_FINALIZER are also provided.  These require the same arguments
 
535
as the corresponding (nondebugging) routines.  If gc.h is included
 
536
with GC_DEBUG defined, they call the debugging versions of these
 
537
functions, passing the current file name and line number as the two
 
538
extra arguments, where appropriate.  If gc.h is included without GC_DEBUG
 
539
defined, then all these macros will instead be defined to their nondebugging
 
540
equivalents.  (GC_REGISTER_FINALIZER is necessary, since pointers to
 
541
objects with debugging information are really pointers to a displacement
 
542
of 16 bytes form the object beginning, and some translation is necessary
 
543
when finalization routines are invoked.  For details, about what's stored
 
544
in the header, see the definition of the type oh in debug_malloc.c)
 
545
 
 
546
INCREMENTAL/GENERATIONAL COLLECTION:
 
547
 
 
548
The collector normally interrupts client code for the duration of 
 
549
a garbage collection mark phase.  This may be unacceptable if interactive
 
550
response is needed for programs with large heaps.  The collector
 
551
can also run in a "generational" mode, in which it usually attempts to
 
552
collect only objects allocated since the last garbage collection.
 
553
Furthermore, in this mode, garbage collections run mostly incrementally,
 
554
with a small amount of work performed in response to each of a large number of
 
555
GC_malloc requests.
 
556
 
 
557
This mode is enabled by a call to GC_enable_incremental().
 
558
 
 
559
Incremental and generational collection is effective in reducing
 
560
pause times only if the collector has some way to tell which objects
 
561
or pages have been recently modified.  The collector uses two sources
 
562
of information:
 
563
 
 
564
1. Information provided by the VM system.  This may be provided in
 
565
one of several forms.  Under Solaris 2.X (and potentially under other
 
566
similar systems) information on dirty pages can be read from the
 
567
/proc file system.  Under other systems (currently SunOS4.X) it is
 
568
possible to write-protect the heap, and catch the resulting faults.
 
569
On these systems we require that system calls writing to the heap
 
570
(other than read) be handled specially by client code.
 
571
See os_dep.c for details.
 
572
 
 
573
2. Information supplied by the programmer.  We define "stubborn"
 
574
objects to be objects that are rarely changed.  Such an object
 
575
can be allocated (and enabled for writing) with GC_malloc_stubborn.
 
576
Once it has been initialized, the collector should be informed with
 
577
a call to GC_end_stubborn_change.  Subsequent writes that store
 
578
pointers into the object must be preceded by a call to
 
579
GC_change_stubborn.
 
580
 
 
581
This mechanism performs best for objects that are written only for
 
582
initialization, and such that only one stubborn object is writable
 
583
at once.  It is typically not worth using for short-lived
 
584
objects.  Stubborn objects are treated less efficiently than pointerfree
 
585
(atomic) objects.
 
586
 
 
587
A rough rule of thumb is that, in the absence of VM information, garbage
 
588
collection pauses are proportional to the amount of pointerful storage
 
589
plus the amount of modified "stubborn" storage that is reachable during
 
590
the collection.  
 
591
 
 
592
Initial allocation of stubborn objects takes longer than allocation
 
593
of other objects, since other data structures need to be maintained.
 
594
 
 
595
We recommend against random use of stubborn objects in client
 
596
code, since bugs caused by inappropriate writes to stubborn objects
 
597
are likely to be very infrequently observed and hard to trace.  
 
598
However, their use may be appropriate in a few carefully written
 
599
library routines that do not make the objects themselves available
 
600
for writing by client code.
 
601
 
 
602
 
 
603
BUGS:
 
604
 
 
605
  Any memory that does not have a recognizable pointer to it will be
 
606
reclaimed.  Exclusive-or'ing forward and backward links in a list
 
607
doesn't cut it.
 
608
  Some C optimizers may lose the last undisguised pointer to a memory
 
609
object as a consequence of clever optimizations.  This has almost
 
610
never been observed in practice.  Send mail to boehm@acm.org
 
611
for suggestions on how to fix your compiler.
 
612
  This is not a real-time collector.  In the standard configuration,
 
613
percentage of time required for collection should be constant across
 
614
heap sizes.  But collection pauses will increase for larger heaps.
 
615
(On SPARCstation 2s collection times will be on the order of 300 msecs
 
616
per MB of accessible memory that needs to be scanned.  Your mileage
 
617
may vary.)  The incremental/generational collection facility helps,
 
618
but is portable only if "stubborn" allocation is used.
 
619
  Please address bug reports to boehm@acm.org.  If you are
 
620
contemplating a major addition, you might also send mail to ask whether
 
621
it's already been done (or whether we tried and discarded it).
 
622