Question

在纯函数式语言中，数据是不可变的。通过引用计数，创建引用周期需要更改已创建的数据。似乎纯函数式语言可以使用引用计数而不必担心循环的可能性。我是对的？如果是这样，为什么不呢？

据我所知，在许多情况下，引用计数比GC慢，但至少可以减少暂停时间。如果暂停时间不好，可以选择使用引用计数。

Answer 1

相对于其他托管语言（如Java和C＃），纯功能语言像疯了一样分配。他们还分配不同大小的对象。已知最快的分配策略是从连续的可用空间（有时称为“托儿所”）进行分配，并保留硬件寄存器以指向下一个可用空闲空间。堆中的分配变得和堆栈中的分配一样快。

引用计数从根本上与此分配策略不兼容。引用计数将对象放在空闲列表中并再次取消它们。在创建新对象时，引用计数也需要大量的开销来更新引用计数（如上所述，纯函数式语言就像疯了一样）。

参考计数往往在以下情况下表现良好：

几乎所有堆内存都用于保存活动对象。
相对于其他操作，分配和指针分配并不常见。
可以在其他处理器或计算机上管理引用。

要了解当今最佳高性能参考计数系统的工作原理，请查看David Bacon和Erez Petrank的工作。

Answer 2

您的问题基于错误的假设。完全可能有循环引用和不可变数据。请考虑以下使用不可变数据创建循环引用的C＃示例。

class Node { 
  public readonly Node other;
  public Node() { 
    other = new Node(this);
  }
  public Node(Node node) {
    other = node;
  }
}

这种技巧可以用许多函数语言完成，因此任何收集机制都必须处理循环引用的可能性。我不是说循环引用是不可能的引用计数机制，只是它必须处理。

按ephemient

编辑

回应评论......这在Haskell中是微不足道的

data Node a = Node { other :: Node a }
recursiveNode = Node { other = recursiveNode }

并且在SML中几乎没有任何努力。

datatype 'a node = NODE of unit -> 'a node
val recursiveNode : unit node =
    let fun mkRecursiveNode () = NODE mkRecursiveNode
    in mkRecursiveNode () end

不需要突变。

Answer 3

我认为有一些事情。

周期：许多语言中的“let rec”确实允许创建“循环”结构。除此之外，不变性通常意味着没有周期，但这违反了规则。
列表中的参考计数不好：我不知道参考计数的集合适用于例如您经常在FP中找到的长单链表结构（例如，缓慢，需要确保尾递归，......）
其他策略有好处：正如您所说，其他GC策略通常仍然更适合内存位置

（曾几何时，我想我可能真的'知道'这个，但现在我想记住/推测，所以不要把它视为任何权威。）

Answer 4

考虑this allegory讲述David Moon的发明者Lisp Machine：

有一天，一个学生来到Moon并说道：“我理解如何制作一个更好的垃圾收集器。我们必须保留对每个缺点的指针的引用计数。”
     月亮耐心地告诉学生以下的故事：


“有一天，一个学生来到Moon说：'我明白如何制作一个更好的垃圾收集器......

Answer 5

我是对的吗？

不完全。您可以使用纯函数式编程创建循环数据结构，只需同时定义相互递归的值即可。例如，在OCaml中：

let rec xs = 0::ys and ys = 1::xs

但是，可以定义使得无法通过设计创建循环结构的语言。结果称为单向堆，其主要优点是垃圾收集可以像引用计数一样简单。

如果是这样，为什么不呢？

某些语言会禁止循环并使用引用计数。 Erlang和Mathematica就是例子。

例如，在Mathematica中，当您引用一个值时，您会对其进行深层复制，因此对原始内容进行变更不会改变副本：

In[1] := xs = {1, 2, 3}
Out[1] = {1, 2, 3}

In[2] := ys = xs
Out[2] = {1, 2, 3}

In[3] := xs[[1]] = 5
Out[3] = 5

In[4] := xs
Out[4] = {5, 2, 3}

In[5] := ys
Out[5] = {1, 2, 3}

Answer 6

引用计数比GC慢很多，因为它对CPU不利。 GC大部分时间都可以等待空闲时间，GC也可以并发（在另一个线程上）。所以这就是问题 - 气候变化是最不邪恶的，许多尝试表明了这一点。

为什么纯函数式语言不使用引用计数？

6 个答案:

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