在Golang中设置指针为nil以防止内存泄漏

Question

我正在学习 Go，作为一个练习，我想实现一个链表。为了参考，我查看了官方 Go 代码 (https://golang.org/src/container/list/list.go)。有一点让我印象深刻的是这些行：

   108  // remove removes e from its list, decrements l.len, and returns e.
   109  func (l *List) remove(e *Element) *Element {
   110      e.prev.next = e.next
   111      e.next.prev = e.prev
   112      e.next = nil // avoid memory leaks
   113      e.prev = nil // avoid memory leaks
   114      e.list = nil
   115      l.len--
   116      return e
   117  } 

我很好奇在这种情况下将指针设置为nil如何防止内存泄漏？如果可能的话，我想构建一个有这个缺陷的程序，并使用pprof进行分析（我将使用未设置此nil指针的list.go的修改版本）。

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为了回答更清晰：如果其中一个节点有一个外部指针指向它，则所有相邻的被移除的节点都将通过该指针具有活动引用，并且不会被删除。

1. 我们创建一个指向Node2的外部指针
2. 我们从列表中移除节点2-4
3. 此时您只期望Node 1、2和5仍然存在，并且其余部分被垃圾回收。但是，由于Node2仍然指向Node3等等，整个链仍然未被回收。

- synepis

Answer 1

您的假设是正确的。如果有一组指针彼此指向，但没有任何成员的引用/指针指向此组，则垃圾回收器将检测到该组为无法访问，并将适当地释放。

但是，内存泄漏的解释很简单。我们可以从列表中获取 list.Element 包装器，其中包含未导出的 Element.next 和 Element.prev 指向列表中下一个和上一个元素的指针。

从列表中删除元素时，如果这些指针不被设置为 nil，则它们将保留对下一个和上一个元素包装器的引用，包括与那些元素相关联的值。

请参阅以下示例：

var e2 *list.Element

func main() {
    listTest()
    fmt.Println(e2.Value)
    // At this point we expect everything from the list to be
    // garbage collected at any time, we only have reference to e2.
    // If e2.prev and e2.next would not be set to nil,
    // e1 and e3 could not be freed!
}

func listTest() {
    l := list.New()
    e1 := l.PushBack(1)
    e2 = l.PushBack(2)
    e3 := l.PushBack(3)
    // List is now [1, 2, 3]
    fmt.Println(e1.Value, e2.Value, e3.Value)
    l.Remove(e2)
    // Now list is [1, 3], it does not contain e2
}

在listTest()中，我们建立了一个包含3个元素的列表，并将第二个元素存储在全局变量e2中。然后我们移除了这个元素。现在我们期望在listTest()返回时，除了e2（和其中包含的值）之外的所有内容都会被垃圾回收，因为列表在listTest()函数外不可访问。是的，e2中有一个指向元素的指针，但是e2应该与列表无关了，因为我们已经将其移除了。

如果e2中的prev和next指针没有设置为nil，那么它们所指向的元素中包装的值永远无法被递归释放。但是，由于List.Remove()正确地将它们设置为nil，所以在上面的示例中，e1和e3以及其中包含的值都将在下一次垃圾回收运行时被释放。

- icza

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我已经根据您所描述的情况修改了问题，并附上了图片，请在有误的情况下纠正我。实际上，我已经尝试使用一个带有内存泄漏错误的修改版本列表进行了测试，我可以看到它没有释放内存。 - synepis

Answer 2

Golang的垃圾回收器基于三色标记-清除算法。简而言之，程序使用的每个内存都与一种颜色相关联。这种颜色决定了内存是否应该被垃圾回收。

如果某个内存没有被直接或间接引用，那么该算法将标记该内存以便释放。但是，如果我们看一下代码：

e.prev.next = e.next
e.next.prev = e.prev

这将指针从e.next复制到e.prev.next。现在，假设您想通过一个新的完全创建的元素来更新e.prev.next。

之前删除的元素不会被垃圾回收，因为它仍然被e.next引用。

这就是为什么存在这些行的原因：

e.next = nil // avoid memory leaks
e.prev = nil // avoid memory leaks

这可以防止留下旧的引用，从而防止内存泄漏。

- jnmoal

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我在上面添加了一条注释，解释了我认为会发生的事情。我不确定你所说的“已删除元素仍由e.next引用”是什么意思，难道e不是被删除的元素吗？ - synepis