GC in C++0x
- 1. GC in C++0x 2010/8/8 GC本読書会 新 康孝 yak_ex
- 2. 自己紹介 ? 氏名： 新 康孝 (あたらし やすたか) ? Twitter ID: yak_ex ? Web: http://yak3.myhome.cx:8080/junks ? C++ / Perl が主戦場 ? 某自動車部品メーカーから某自動車メーカーへ出向中 ? 現在、仕事でコードに触れていない ? 競技プログラミング（TopCoder、Codeforces）で 潤い補充 ? GC は「ど素人」
- 3. 渡る世間は GC ばかり ? Google Code Jam 2010 Qualifier 使用言語 1位 C++ 4911 6位 Ruby 221 2位 Java 2762 7位 PHP 170 3位 Python 1459 8位 Perl 146 4位 C 751 9位 Haskell 118 5位 C# 648 10位 Pascal 95
- 4. 渡る世間は GC ばかり ? Google Code Jam 2010 Qualifier 使用言語 1位 C++ 4911 6位 Ruby 221 2位 Java 2762 7位 PHP 170 3位 Python 1459 8位 Perl 146 4位 C 751 9位 Haskell 118 5位 C# 648 10位 Pascal 95 ? 黄色ハイライト＝GC有り言語
- 5. 渡る世間は GC ばかり ? Google Code Jam 2010 Qualifier 使用言語 1位 C++ 4911 6位 Ruby 221 2位 Java 2762 7位 PHP 170 3位 Python 1459 8位 Perl 146 4位 C 751 9位 Haskell 118 5位 C# 648 10位 Pascal 95 ? 黄色ハイライト＝GC有り言語 ? 超一線級言語でありながら GC 無し ： C++は孤高
- 6. C++は孤高 ? そんな C++ を支える C++er 達
- 7. C++は孤高 ? そんな C++ を支える C++er 達 闇
- 8. C++は孤高 ? そんな C++ を支える C++er 達 闇 の
- 9. C++は孤高 ? そんな C++ を支える C++er 達 闇 の 軍
- 10. C++は孤高 ? そんな C++ を支える C++er 達 闇 の 軍 団
- 11. C++は孤高 ? そんな C++ を支える C++er 達 闇へ の ん 軍た 団い
- 12. マルチパラダイム変態言語C++ ? 次期標準規格 C++ 0x では Support for Garbage Collection and Reachability-Based Leak Detection
- 13. マルチパラダイム変態言語C++ ? 次期標準規格 C++ 0x では Minimal Support for Garbage Collection and Reachability-Based Leak Detection
- 14. Minimal Support for GC 以下略 ? いくつかの概念 ? Traceable pointer object ? Safely-derived pointer (value) ? 5つの関数 ? get_pointer_safety() ? (un)declare_no_pointers() ? (un)declare_reachable()
- 15. いくつかの概念(1) ? Traceable pointer object ? ポインタobj ? ポインタを格納するのに十分なサイズの整数obj ? キャラクタ型の配列の一部分 キャラクタ型だけな理由は恐らく strict aliasing rule →ポインタ値が入っているかもしれないと処理系に 認識してもらえるobject ＝他の部分にはポインタ値が入っていない前提
- 16. いくつかの概念(2) ? Safely-derived pointer (value) ? ::operator new で返ってきた値 (例： new T) ? Safely-derived pointer value に対する ? 逆参照→参照の結果 (例： &*p) ? ポインタ値の well-defined な演算結果 (例： p+1) ? ポインタ間の well-defined な変換結果 (例： static_cast<void*>(p)) ? ポインタ?整数値間の reinterpret_cast による変換結果 (例： reinterpret_cast<intptr_t>(p)) →::operator new で確保された領域で かつ有効であることが 処理系から確実に追跡可能なポインタ値
- 17. いくつかの概念(3) ? Safely-derived pointer (value) これは safely-derived pointer value T *p = new T; intptr_t x = reinterpret_cast<intptr_t>(p) ^ 0x555 a: T *q = reinterpret_cast<T*>(x ^ 0x555); T y = *q; こっちは safely-derived pointer value ではない これも safely-derived pointer value ではない！ ※値としては p と同じだが、結果ではなくて過程で判断
- 18. Minimal Support for GC 以下略 ? いくつかの概念 ? Traceable pointer object ? Safely-derived pointer (value) ? 5つの関数 ? get_pointer_safety() ? (un)declare_no_pointers() ? (un)declare_reachable()
- 19. 関数： get_pointer_safety() ? 処理系のポインタ安全性(pointer safety)を 返す Safely-derived pointer であるかによって ? relaxed: 処理が変わらない＝C++03相当 ※relaxed と preferred は処理系定義 ? preferred: preferred だと leak detector があったりする かもしれない ※VC2010 は relaxed 返して他の関数も何もしない ? strict: safely-derived pointer でないポインタ値 (かつ後述の declare_reachable() が呼ばれてい ない値)を介して動的確保された領域を逆参照、解放 すると未定義動作
- 20. Strict pointer safety ? Safely-derived pointer (value) これは safely-derived pointer value T *p = new T; intptr_t x = reinterpret_cast<intptr_t>(p) ^ 0x555 a: T *q = reinterpret_cast<T*>(x ^ 0x555); T y = *q; こっちは safely-derived pointer value ではない これも safely-derived pointer value ではない！ 未定義動作 ※値としては p と同じだが、結果ではなくて過程で判断
- 21. 関数： (un)declare_no_pointers() ? void declare_no_pointers(char *p, size_t n); ? void undeclare_no_pointers(char *p, size_t n); ? 指定された領域内にポインタ値がないことを 指定 or 指定解除する →GC のスキャン範囲を狭められる
- 22. 関数： (un)declare_reachable ? void declare_reachable(void *p); ? safely-derived な pointer 値 p の参照先を reachable だと宣言する →参照先を GC 対象からはずす ? template<class T> T* undeclare_reachable(T *p); ? 参照先が reachable な p に対して、 safely-derived な pointer 値(pと同じ値)を返す →参照先が GC 対象に復帰する (※返値が safely-derived なので有効である間はGCされ ない)
- 23. (耻苍)诲别肠濒补谤别冲谤别补肠丑补产濒别()の使い方 ? どうして必要なの？ これは safely-derived pointer value T *p = new T; intptr_t x = reinterpret_cast<intptr_t>(p) ^ 0x555 a: T *q = reinterpret_cast<T*>(x ^ 0x555); T y = *q; こっちは safely-derived pointer value ではない 未定義動作 これも safely-derived pointer value ではない！ ※値としては p と同じだが、結果ではなくて過程で判断 「ラベル a: の位置で GC がかかると p の参照先が回収される」 ？？？
- 24. (耻苍)诲别肠濒补谤别冲谤别补肠丑补产濒别()の使い方 ? どうして必要なの？ これは safely-derived pointer value T *p = new T; intptr_t x = reinterpret_cast<intptr_t>(p) ^ 0x555 a: T *q = reinterpret_cast<T*>(x ^ 0x555); T y = *q; こっちは safely-derived pointer value ではない 未定義動作 これも safely-derived pointer value ではない！ ※値としては p と同じだが、結果ではなくて過程で判断 「ラベル a: の位置で GC がかかると p の参照先が回収される」 問題は最適化
- 25. (耻苍)诲别肠濒补谤别冲谤别补肠丑补产濒别()の使い方 ? どうして必要なの？ T *p = new T; 以降 p の値は intptr_t x = reinterpret_cast<intptr_t>(p) ^ 0x555 使われない a: T *q = reinterpret_cast<T*>(x ^ 0x555); T y = *q; ※ p, x, q を同じレジスタに割り当てることが可能 以降 x の値は →ラベル a: の時点で p の値がどこにも存在しない 使われない →p の参照先 ＝ q の参照先が GC の回収対象になる！！ →*q で未定義動作 「ラベル a: の位置で GC がかかると p の参照先が回収される」 問題は最適化
- 26. (耻苍)诲别肠濒补谤别冲谤别补肠丑补产濒别()の使い方 ? C++0xでの正しいコード *p は reachable T *p = new T; ＝ declare_reachable(p); // 偽装前に declare_reachable() を呼ぶ GC対象外 intptr_t x = reinterpret_cast<intptr_t>(p) ^ 0x555 a: // T z = *reinterpret_cast<T*>(x ^ 0x555); // 合法 // 偽装終了時に undeclare_reachable() を呼ぶ T *q = undeclare_reachable(reinterpret_cast<T*>(x ^ 0x555)); T y = *q; 注 ※ declare_reachable した値と同じであれば safely-derived でなくとも逆参照が可能 ※ undeclare_reachable の引数は safely-derived でなくとも reachable であれば良い ※ declare_reachable については「ポインタ値を偽装する」点が問題 a: で関数が別れている場合を考えれば最適化なしで議論は一緒
- 27. まとめ ? C++0x では最小限の GC サポートがある ? Safely-derived pointer という概念 ＝ GC されていない生きているポインタ値 ? 5 つの関数が追加 ? C++03相当でも規格合致(relaxed) ? しばらくそれ以上の実装はでなさそう？ ? ポインタ値を偽装するコードは declare_reachable() / undeclare_reachable() を使って修正する必要がある
- 28. 参考文献 ? N2670: Minimal Support for Garbage Collection and Reachability-Based Leak Detection (revised) http://www.open- std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/ n2670.htm ? Garbage Collection in the Next C++ Standard http://www.hpl.hp.com/techreports/2009/H PL-2009-360.pdf