对象的引用计数

Question

在我的代码中，我使用了一个小型的数据存储类，在不同的位置创建。为了避免内存泄漏并简化操作，我想使用引用计数，因此我进行了以下操作：

type TFileInfo = class (TInterfacedObject, IInterface)

我曾经移除了所有手动调用TFileInfo.Free的代码，但不幸的是Delphi报告了很多内存泄漏。在Stack Overflow上搜索后，我发现以下问题解释了为什么这样做行不通：

为什么TInterfacedObject的派生类不能进行垃圾回收？

那里提供了一个解决方法，但它需要我（至少我理解是这样）编写一个自定义接口IFileInfo，并为其提供许多getter和setter，而我想避免这样做。

编辑 我应该补充说明一下，我将创建的FileInfo对象插入到两种不同类型的哈希表中：一种从TBucketList继承，另一种是Codegear论坛的哈希映射实现。在内部，它们都使用指针，因此情况就像其他问题一样。

还有其他可能使Delphi中的对象使用引用计数的方法吗？

- jpfollenius

Answer 1

在Delphi中，引用计数仅在您仅通过接口引用实例时才起作用。一旦混合使用接口引用和类引用，则会出现问题。

基本上，您希望进行引用计数，而无需创建一个包含所有方法和属性定义的接口。有三种方法可以做到这一点，大致按我推荐的顺序排列。

1. Barry Kelly写了一篇关于智能指针的文章。它使用Delphi 2009中的泛型，但我相信如果你还没有使用2009，你可以硬编码到你正在使用的特定版本的类型（顺便说一句，这是一个很棒的版本）。

2. 另一种适用于更多版本的Delphi且修改较少的方法是Janez Atmapuri Makovsek的值类型包装器。这是一个以TStringList为例实现的示例，但你可以为任何类型进行调整。

3. 第三种方法是创建一个接口指针（类似于Barry的智能指针，但不那么智能）。我相信JCL中有一个，但我不确定详细信息。基本上，这是一个在构造时接受TObject引用的接口。然后，当它的引用计数达到零时，它会在你传递给它的对象上调用free。这种方法只适用于短暂存在的实例，你不能将其作为参数传递，因为你将引用计数引用与实际使用的引用分开了。我建议使用其他两种方法之一，但如果你喜欢这种方法并想要更多信息，就让我知道。

这就是 Delphi 的好处，有多种免费的方法可以实现同样的事情。在我看来，选项 #1 是最好的 - 如果可以的话，获取 Delphi 2009 并使用该方法。

祝你好运！

- Jim McKeeth

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我再次阅读了您的问题，我不确定这些答案是否有效，因为您的列表接受对象，因为它们使用指针。这些方法要么使用接口，要么使用记录。同样，升级到Delphi 2009提供了可以与记录、接口、对象或本地类型一起使用的通用容器。 - Jim McKeeth

虽然我认为你的回答有一些好的观点，但是这三种方法都不能解决OP所遇到的问题 - 它们都不能代替TObject实例使用，以消除调用Free()的需要。 - mghie

@JimMcKeeth：我正在使用Delphi 2009，但它仍然缺乏一种通用且合理高效的哈希映射实现，对吧？ - jpfollenius

Delphi 2009有一个TDictionary，但是我不知道它相对于其他的数据结构如何高效。由于它是泛型的，因此可以通过接口引用而不是对象引用将东西放入其中。 - Jim McKeeth

虽然在 Delphi 2009 中，你可以使用 Barry Kelly 的智能指针并进行很少的修改，这可能也可以解决你的问题。 - Jim McKeeth

Answer 2

不幸的是，Delphi编译器只有在使用接口（在您的情况下为自定义接口IFileInfo）时才生成必要的增加/减少引用计数的代码。此外，如果将接口转换为指针（或TObject等），则无法进行引用计数。例如，假设全局变量list：TList：

var ifi : IFileInfo;
begin
  ifi := TFileInfo.Create;
  list.Add(TFileInfo(ifi));
end;

方法返回后，list[list.Count - 1]会包含悬空指针。

因此，在将接口强制转换为指针的哈希映射中不能使用接口，哈希映射实现必须将它们保留为 IInterface。

- Kcats

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如果我将所有对象插入哈希映射表中，编译器是否会正确生成inc/dec操作？ - jpfollenius

这段代码无法编译。将接口强制转换为对象是不可能的。 - dummzeuch

它确实编译通过了，但是它并不起作用，这正是我试图证明的重点。我已经再次编辑了答案，希望现在更清晰了。 - Kcats

很难选择接受的答案，但我发现你的回答是对实际问题（基于指针的数据结构）最清晰的描述。 - jpfollenius

Answer 3

不要混淆对象引用和接口引用。

var
  Intf: IInterface;
  Obj: TFileInfo;

begin
  // Interface Reference
  Intf := TFileInfo.Create; // Intf is freed by reference counting, 
                            // because it's an interface reference
  // Object Reference
  Obj := TFileInfo.Create;
  Obj.Free; // Free is necessary

  // Dangerous: Mixing
  Obj := TFileInfo.Create;
  Intf := Obj; // Intf takes over ownership and destroys Obj when nil!
  Intf := nil; // reference is destroyed here, and Obj now points to garbage
  Obj.Free; // this will crash (AV) as Obj is not nil, but the underlying object
            // is already destroyed
end;

- Steffen Binas

Answer 4

这个功能适用于接口，但不适用于对象。

你可以创建类似的功能，但需要重写 TObject 的一些结构：

TRefCountObject = class (TObject)
private
  FRefCount : Integer;
public
  constructor Create;

  procedure Free; reintroduce;

  function RefCountedCopy: TRefCountObject;
end;


constructor TRefCountObject.Create;
begin
  inherited;
  FRefCount := 1;
end;

procedure TRefCountObject.Free;
begin
  if self=nil then Exit;
  Dec(FRefCount);
  if FRefCount<=0 then
    Destroy;
end;

function TRefCountObject.RefCountedCopy: TRefCountObject;
begin
  Inc(FRefCount);
  Result := self;
end;

您需要使用RefCountedCopy将对象分配给另一个变量。但是，这样您会得到一个引用计数的对象。

如何使用：

var1 := TRefCountObject.Create;   // rc = 1
var2 := var1.RefCountedCopy;      // rc = 2
var3 := var1.RefCountedCopy;      // rc = 3
var2.Free;                        // rc = 2
var1.Free;                        // rc = 1
var4 := var3.RefCountedCopy;      // rc = 2
var3.Free;                        // rc = 1
var4.Free;                        // rc = 0

- Toon Krijthe

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谢谢您详细的回答！不过我还是没完全理解。我还需要调用TRefCountObject.Free吗？或者我该如何使用它？ - jpfollenius

那么我仍然必须确保为每个对象至少调用一次Free，对吗？没有办法避免这种情况吗？ - jpfollenius

这个问题没有万能的解决方案。 - Lasse V. Karlsen

据我理解，您的问题是您有一个对象被两个列表引用。通常情况下，您将其中一个声明为“所有者”，负责销毁和删除其他链接。但即使您只有一个列表，您也需要释放每个对象。或者使用具有垃圾回收功能的语言。 - Toon Krijthe

好的，那我会回到手动释放对象内存的版本。我只是好奇是否有一种方法可以通过接口“模拟”普通对象的垃圾收集。正如你和其他帖子中指出的那样，这是不可能的。感谢提供宝贵信息！ - jpfollenius

Answer 5

如果您想消除TObject实例上的free调用，则可能需要查看原生Delphi的垃圾收集器。我知道有两种不同的垃圾收集器和一种垃圾收集技术，各有优缺点。

• Henrick Hellström的本地精确跟踪垃圾收集器

• Barry Kelly的Boehm垃圾收集器DLL API

• Rossen Assenov的Delphi对象和组件垃圾收集器（不是真正的垃圾收集器，更像是内存包）

其中之一可能适合您的需求。

- Jim McKeeth

Answer 6

补充一下之前的讨论，如果你想要存储接口的引用，而不是使用 TList，请使用 TInterfaceList。这样引用计数会保持一致。

- Francesca

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问题是：我需要一个高效的哈希映射实现。我正在使用的那个（Barry Kelly在codegear论坛上发布过，如果我没记错的话）使用指针，所以我无法使用接口，除非我有一个存储接口的哈希映射实现。 - jpfollenius

Answer 7

对此有一个长的解释，但简而言之：从 TInterfacedObject 继承（并不自己调用 Free）是不够的，您需要使用对象工厂动态为您创建对象，并且在任何地方都使用接口指针而不仅仅是对象引用变量。（是的，这意味着您不能只是切换“旧代码”而不检查它）

- Stijn Sanders