三色标记法 GC

一、概述

三色标记法 GC（Garbage Collection）是一种自动管理内存的技术，被广泛应用于现代编程语言中。相比手动管理内存的方式（如C/C++），三色标记法 GC 对程序员来说更加方便和安全。

三色标记法 GC 的基本原理是通过标记算法进行垃圾回收。标记算法分为两种：

• 标记-清除算法：遍历对象，标记出所有存活的对象，然后清除未被标记的对象。
• 标记-复制算法：将存活的对象复制到另一块内存中，然后清除剩余未被复制的内存。

三色标记法 GC 则是基于标记-复制算法进行优化的一种 GC 算法。

二、算法流程

三色标记法 GC 的流程可以分为三个阶段：

• 标记阶段：从根对象开始，对所有可达对象进行标记，一般使用黑色标记表示对象存活。
• 扫描阶段：将所有标记对象放入灰色队列中，然后轮流扫描队列中的对象，将其引用的对象标记为灰色，然后放入灰色队列中。
• 清除阶段：将未被标记的对象从内存中删除，同时将灰色对象重新标记为黑色。

三、算法实现

下面是三色标记法 GC 的代码示例：

class GC {
  public:
    static void collect() {
        for (auto& o : roots) {
            mark(o);
        }
        sweep();
    }

    static void add_root(Object* o) {
        roots.insert(o);
    }

    static void remove_root(Object* o) {
        roots.erase(o);
    }

  private:
    enum class Color {
        White,
        Gray,
        Black
    };

    static set