JPS63204446A - 参照カウント・ガ−ベジ・コレクシヨン方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔１既要〕 電子計算機で動的なメモリ管理を要求される分野におい
て、ガーベジ・コレクションを参照カウント方式で行う
場合に、参照カウントのオーバフローに対処するため、
オーバフローした語を不可視ポインタに置き換え、その
ポインタ先に元の語と十分な大きさの参照カウント語を
置くことにより、オーバフロー問題を統一的に解決した
ものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、参照カウントを使用したカーベジ・コレクシ
ョン方式、特に参照カウント数の拡張方式に関するもの
である。

知識情報処理のように高度な計算機処理を行う場合には
、動的なメモリ管理が必要となる。このような場合、Ｌ
ｉ５ｐ言語やＰｒｏｌｏｇ言語に見られるようにガーベ
ジ・コレクションとよばれる処理（不要になった語を回
収し再使用できるようにするための処理）が行われる。

ガーベジ・コレクションには幾つかの方式が提案されて
いるが、今後ますます重要になる並列処理あるいは実時
間処理において最も有力な方式は、参照カウント方式で
ある。

しかし、参照カウント方式には、参照カウント数が、各
語に付属しているカウント数を記録する部分の最大値を
越えた場合の問題（ここでは、オーバフロー問題という
ことにする）を解決する必要がある。

〔従来の技術〕

従来は、参照カウントのオーバフロー問題を解決する方
法として大きく別けて３つの方法があった。

■　語に付属している参照カウント領域を十分大きく取
り、参照力、ラントがオーバフローすることがないよう
にする。

■　参照カウント領域の値が最大値に達した後は参照カ
ウントの増減を行わない。参照カウント数が最大値に達
した語の回収は、参照カウント以外の方法、例えばマー
ク・アンド・スイープ法を併用することにより行う。

■　参照カウントが最大に達した語の参照カウント数を
、別に設けたオーバフロー領域に記録する方式。

〔解決しようとしている問題点〕 ■の方式は次のような欠点を持つ。一般に参照カウント
の最大値は、論理空間の大きさく語数）に等しいので、
参照カウント領域はデータ領域とほぼ等しいビット数を
持つ必要がある。このため、参照カウント方式のガーベ
ジ・コレクションを行うためだけに、メモリ容量が約２
倍になってしまう。

■の方式は、参照カウント方式の他の方式を併用するた
めに、参照カウント方式が本来持っている特徴である実
時間性、並列処理への適合性を失ってしまう。

■の方式は、別に設けたオーバフロー領域が通常のメモ
リ　（ｈｅａｐ）とは別に必要になり、オーバフロー領
域の動的な管理が必要となる。

本発明は、この点に鑑みて創作されたものであって、前
記既存技術の持つ問題点を解決して、参照カウントのオ
ーバフローを取り扱う方式を提供することを目的として
いる。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理図である。第１図（ａｌは語の構
成を示す図である。語は、参照カウント数、データ型情
報およびデータから構成されている。

例えば、データが整数であればデータ型はｉとされ、デ
ータがポインタであればデータ型はｒとされ、データが
不可視ポインタであればデータ型はＶとされる。

第１図（ｂｌは参照カウンＨ１域の拡張を説明する図で
ある。語をポイントする他の語の数が増大し、参照カウ
ント数がオーバフローするような場合には、連続する２
語の確保が行われ、元の語のデータ型が■とされ、その
データ領域に確保した語を指示する不可視ポインタが書
き込まれる。確保した２語の内の一方の語のデータ領域
が拡張参照カウントＳＪｒ域として使用され、他方の語
のデータ領域に元の語のデータ領域の内容が書き込まれ
る。

例えば、元の語のデータが整数の１２３であったとする
と、上記他方の語のデータ型はｉとされ、そのデータ領
域に１２３が書き込まれる。

〔実施例〕

第２図は語の構成例を示す図である。同図において、Ｒ
Ｃは参照カウント、ＴＹはデータ型、ＤＡはデータをそ
れぞれ示しζいる。

第３図は参照カウント数が２のときの状態を示し、第４
図は参照カウント数が３のときの状態を示す。なお、参
照カウント領域は２ビツト構成であると仮定する。第３
図、第４図を参照して通常の参照カウントによるガーベ
ジ・コレクションを説明する。

第３図では、ヒープ中の２つの変数Ａ、Ｂが共に同じ変
数Ｘを指している。変数Ｘは他の語からは指されていな
いため、参照カランｌ−数が２になっている。変数Ｘの
値は整数で１２３である。なお、ヒープとはダイナミッ
クに使用されて行くメモリ領域を意味している。

第４図に示すように、変数Ｂが変数Ｃにコピーされたと
する。このとき、変ＲＸを指すポインタの数が１増える
ので、変数Ｘの参照カウントが１増やされて３になる。

やがて、変数Ｃの値が書き換えられ、変数Ｘを指さなく
なったとしよう。今度は、変数Ｘを指すポインタの数が
１減るので、変数Ｘの参照カウントが１減らされて、再
び２に戻る。

更に、変数Ｘの参照カウントが減らされて行き、遂に参
照カウントがＯになったとき、変数Ｘはもはや不要であ
ることがわかる。参照カウント値がＯになった時、この
語を他の目的に再使用することができる。第３図、第４
図の場合には、変数Ｘの値が整数なので、参照カウント
処理がこれで終るが、変数Ｘが更に他の語をポイントし
ている場合には、Ｘの参照カウントがＯになった時点で
ポイント先の語の参照カウントの減算処理を再帰的に行
う。

゛さて、第４図で変数Ｘを指すポインタの数が語中の参
照カウント領域で表現できる最大の数（２ピントであれ
ば３）を越えたとき、第５図のようにオーバフロー処理
がなされる。即ち、ヒープ中に２語が連続して確保され
、そこにＸの値（整数１２３）と拡張参照カウントＲ２
が書き込まれる。

変数Ｘの語には不可視ポインタが張られる。

これ以後、Ｒ１〉０の条件でＲ１＋Ｒ２が変数Ｘの参照
カウントになるように管理すればよい。

勿論、拡張参照カラン）Ｒ２のみで参照カウントを表す
ことも可能である。Ｘを指すポインタから見て、参照カ
ウントＲ１は直接にアクセスできるが、拡張参照カラン
１−Ｒ２は間接になるので、参１４カウントＲ１を拡張
参照カウントＲ２に対するバッファのように考えて参照
カウントの増減を効率化することも可能である。例えば
、参照カウントの増減操作はＲ１に対して行うものとし
、Ｒ１がＯあるいは最大値＋１になろうとしたときには
、Ｒ１の値がＲ１の最大値の１／２になるようにＲ１を
調整することが考えられる。また、Ｒ１＋Ｒ２が、Ｒ１
の最大値にくらべて十分小さくなった時には、不可視ポ
インタをなくして、元の普通の表現方法に戻すこともで
きる。

参照カウント操作以外の目的で不可視ポインタがアクセ
スされる時には、ハードウェアあるいはファームウェア
により、自動的に所望の場所が間接アクセスされる。第
５図の場合で言うと、不可視ポインタとなっているＸを
読み出すと、自動的に不可視ポインタが辿られ、整数１
２３という値がアクセスされる。このように不可視ポイ
ンタの自動辿り機構により、通常のユーザにとっては、
不可視ポインタなど存在しないように見せることができ
る。

第６図はオーバフロー処理の流れの例を示す図である。

オーバフロー処理は、マイクロプログラムで実現するこ
とも可能であり、ハードウェアで実現するごとも可能で
ある。

■　他の語から新たにポイントされる語Ｐの参照カウン
ト値をＸとする。

■　Ｘ＋１をＸとする。

■　オーバフローしたか否かを調べる。Ｙｅｓのときは
■の処理を行い、ＮＯのときは■の処理を行う。

■　ヒープ中に連続して２語確保する。これをＷとする
。

■　ＷにＰの内容をコピーする。

■　Ｗの中に拡張参照カウントとしてｘ−１を書く。

■　Ｐの参照カウント領域に１を書く。

■　Ｐの内容をＷへの不可視ポインタとする。

■　Ｐの参照カラン）　６Ｍ域にＸを書く。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、語中
の参照カウント領域に必要最低限のビット数を割り振る
だけで十分であり、参照カウント領域がオーバフローす
る稀な場合にも２語分（不可視ポインタと拡張参照カウ
ントの２語）しか余分に必要ないため、上述した■の従
来技術の持つメモリ効率の悪さを解消することが出来、
参照カウント方式以外の方法を併用しないので、上述し
た■の従来技術の欠点を持たず、更に参照カウントの拡
張部分が特別な領域ではなく、通常のヒープに置かれる
ため、この拡張部分自体も参照カウント方式により統一
的にガーベジ・コレクションが行われる点で■の従来技
術より優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、第２図は語の構成例を示す図
、第３図は参照カウント数が２のときの状態を示す図、
第４図は参照カウント数が３のときの状態を示す図、第
５図は参照カウント数が４以上の状態を示す図、第６図
はオーバフロー処理の流れの例を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 参照カウント方式のガーベジ・コレクション方式におい
   て、 語に付加されている参照カウント数を許されている最大
   の数を越えて増大する必要が生じた場合に、その語が存
   在するアドレスに不可視ポインタを置き、 当該不可視ポインタが指す先に拡張した参照カウント数
   を記録する語および元の語を記録する語を連続して配置
   する ことを特徴とする参照カウント数・カーベジ・コレクシ
   ョン方式。