D语言内存管理杂谈

D是一个系统级语言，但是也是一个GC语言（虽然现在GC在可选化，但是有的语言特性是基于GC的，例如：关联数组，数组连接等等）。D是GC语言，但不是全GC语言，D同时也提供了简单的手动管理内存的方式。所以下面我就分为GC，NoGC的方式来说。

GC：

因为D有GC所以，你可以像其他GC语言一样可以直接new 去申请一个对象而不用考虑在哪里释放他，解放内存的管理，不用担心内存泄漏了。对于其他资源的管理，你也可以利用D的RAII特性和scope去管理，很省心。但是D 现在的GC 做不到jvm或者CLR那么给力，对于一些性能和实时行有要求的程序，D现在的GC是力不从心的。

D现在（2016.06）的GC，想对于现在jvm和CLR来说，十分的原始和简陋。D现的GC采用的是标记-清楚算法的保守式GC，GC执行的时候是stw（Stop the world）暂停整个程序的。可怕的是暂停时间不可控：因为每次运行都要扫描整个GC的堆，所以GC的堆越大，GC回收的时间也就越长，而且每次回收的时间是不可确定的。而且因为是保守式的，现在的硬件环境下，在32位系统环境中还是可能存在内存泄漏的。

D有GC是方便了，但是GC有时却又不堪大用，幸好D还提供了手动管理内存的方法，可以自己去控制一些关键的地方。

题外话：

• 并发GC： 在druntime的github版本库里，有个分支CDGC，这个分支实现posix下的并发GC，最后一次更新是在6年前，不知道为什么没被合并（我E文不大好，也没去扒commit和pull请求）。简单看了下代码，简单说下我理解其并发的实现方式：利用posix的fork去实现的。当需要进行垃圾回收的时候，暂停整个程序，然后fork出一个进程，然后唤醒父进程，在子进程（fork出来的那个进程）里去执行GC的扫描和回收。这样实现了暂停的时间可控（只是fork一个进程的时间），扫描和回收的时候不影响程序执行。具体实现有很多状态判断的，我在简述的时候没有提，只是看后感觉这个的想法和实现很给力的。
• 精确GC：对于jvm和CLR的那些先进的GC算法，基础都实现精确GC。在DConf2013有演讲提到过一个实现，也pull到主版本库，但是没有合并，原因我也没细看。在今年的GSOC(谷歌编程之夏)启动了精确GC的实现，现在也在实现中，等待结果吧。

虽然，现在D的GC很简陋，但是我想过两年D的GC也会赶上来的。

 

手动管理：

D支持所有C的标准库，所以D中最直接也就是可以使用malloc和free，直接像C的方式使用，对于类和结构体，也有emplace去实现类似C++d的placement new 和destory去调用析够函数去销毁对象。

从D2.069开始引入了新模块：allocator，提供了统一内存分配接口，提供了C的，GC和对齐的内存方式，也提供了make，直接从分配其中分配出指定类型对象。同时还提供了很多内存分配的结构和算法，例如：freelist，Segregator 等等， 方便自己构造内存池和内存重用。

D对于作用与也提供了Unique（所有着） 和RefCounted（引用计数）还有其他一些， 去针对值类型的指针的管理，但是遗憾的是不支持引用类型的引用。

总的来说个人以为现在D的手工管理内存的方式方便程度已经大于和等于C++98方式，但是D没有boost这个神器，相对C++11/14不如。

D的一些特性是基于GC的，而且现在（2016.06）的标准库和运行时很多还是基于GC分配内存的。所以如果你需要整个程序都使用手动管理内存，还是有很多困难的，更多情况下是混合使用。

题外话：

D今年的目标一部分就是在标准库去GC化，下半年社区好像也要去实现引用计数的方式去替代GC的管理，所以D的GC在可选化，虽然GC在进步，也给用户完全不用的自由（虽然个人感觉D这样会更加复杂和庞大）。快的话，明年可能我们就能完全不用D的GC了。

混合管理：

现在写D语言程序，最好的就是混合着使用，利用GC安全的优势，尽量避免GC的劣势。根据我个人经验，在大量的小对象分配的是时候GC的分配器可以快过C的malloc，GC本身就有内存重用，类似一个大大的内存池。个人现在的观点也是把GC当作带保险的内存池。

对于类或者对象数组，所有可能与GC交互的内存都走GC的（虽然也可以走外部分配，然后GC.addRange/removeRange。但是在我的使用经验中，这两个函数的很耗时，过多使用可能比GC几次还耗时），但是如果生命周期可控的，在使用完后，自己手动去释放（destroy，然后GC.free），这样去保证GC堆中一直有未分配内存，去减少GC的触发次数。对于可以保证里面不会引用GC堆中内存的，或者buffer数组的，可以使用外部分配器，去降低GC堆的大小。

对于严格不能暂停的线程，函数中 thread_detachThis 保证GC回收的时候此线程不会暂停，然后需要控制好GC内存引用，使用外部分配（因为GC回收的过程中，申请或者释放GC的内存都会触发内存错误的）。

题外话：

D是GC语言，但是社区还有很多排斥GC的思想，所以D虽然发布很多版本了，GC的本质还是没有变过，不像GO，走GC就是GC，到现在1.5之后GC有质的飞跃。D社区在GC语言基础上却在大力发展手动管理。所以有了现在D内存管理的局面。还好，根据wiki里的计划，今年会两个方向都在优化，手动那边加入引用计数，GC方面在精确化和改进分配。今年年末可以看看社区的结果吧。希望17 能看到D内存管理方面有质的飞跃，不像现在兼得却都不够好，使用中需要权衡。

D的值类型和引用类型，参见下篇博文。

Ps: 个人经验和见解，非使用手册，如果关心用法请去看官方文档。基于D2,D1不再讨论范围，如有错误请您指正。