Golang 中 C 指针的内存管理：GC 回收前的释放

本文探讨了在 Golang 中与 C 库交互时，如何正确管理 C 指针的内存，尤其是在 Go 结构体中存储 C 结构体指针的情况下。重点介绍了两种关键方法：将 C 结构体复制到 Go 控制的内存中，以及使用 Free() 或 Close() 方法手动释放内存。同时，也讨论了 finalizer 的使用，并强调了其作为手动释放方法的补充而非替代方案的角色。

在 Golang 中，与 C 库进行交互是常见的需求。当你在 Go 结构体中存储指向 C 结构体的指针时，需要特别注意内存管理。因为 Go 的垃圾回收器（GC）无法直接管理 C 分配的内存，所以必须手动释放这些内存，以避免内存泄漏。

将 C 结构体复制到 Go 管理的内存

最理想的解决方案是将 C 结构体的内容复制到 Go 控制的内存中。这样，Go 的 GC 就可以自动管理这部分内存，无需手动释放。

type A struct {
    s C.struct_b
}

func example(a *A) {
    var ns C.struct_b
    ns = *a.s // 将 C 结构体的内容复制到 Go 变量 ns 中
    a.s = ns   // 将指针指向新的 Go 变量
}

这种方法的优点是简单易用，完全依赖 Go 的 GC 进行内存管理。但是，它并不总是适用。例如，C 结构体可能过于复杂，或者它被 C 代码的其他部分共享，无法直接复制。

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使用 Free() 或 Close() 方法手动释放内存

如果无法将 C 结构体复制到 Go 管理的内存中，则需要提供一个 Free() 或 Close() 方法来手动释放 C 指针指向的内存。

关于Objective

本文档主要讲述的是关于Objective-C手动内存管理的规则；在ios开发中Objective-C 增加了一些新的东西，包括属性和垃圾回收。那么，我们在学习Objective-C之前，最好应该先了解，从前是什么样的，为什么Objective-C 要增加这些支持。有需要的朋友可以下载看看

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type A struct {
    s *C.struct_b
}

func (a *A) Free() {
    if a.s != nil {
        C.free(unsafe.Pointer(a.s)) // 调用 C 的 free 函数释放内存
        a.s = nil                     // 将指针设置为 nil，防止重复释放
    }
}

注意事项：

• Free() 方法应该可以安全地多次调用。这意味着在释放内存后，应将指针设置为 nil，以避免重复释放导致程序崩溃。
• 务必在文档中明确说明用户需要调用 Free() 方法来释放内存。
• 在 Free() 方法中，使用 unsafe.Pointer 将 Go 指针转换为 C 指针。

使用 Finalizer（作为补充）

Go 提供了 finalizer，允许在对象被 GC 回收之前执行一些清理工作。可以使用 runtime.SetFinalizer 函数来设置 finalizer。

import "runtime"

type A struct {
    s *C.struct_b
}

func (a *A) free() { //注意这里改为小写，不对外暴露
    if a.s != nil {
        C.free(unsafe.Pointer(a.s))
        a.s = nil
    }
}

func NewA() *A {
    a := &A{s: C.malloc(1024)} //假设分配了1024字节
    runtime.SetFinalizer(a, func(a *A) {
        a.free()
    })
    return a
}

重要提示：

• Finalizer 并不能保证一定会执行，或者何时执行。如果垃圾产生速度过快，GC 可能无法及时回收对象，导致 finalizer 无法执行。
• 因此，finalizer 应该被视为手动释放方法的补充，而不是替代方案。 始终建议提供显式的 Free() 或 Close() 方法。
• 避免在 finalizer 中执行复杂的操作，因为它会影响 GC 的性能。

总结

在 Golang 中管理 C 指针的内存需要格外小心。最佳实践是尽可能将 C 结构体复制到 Go 管理的内存中。如果无法做到这一点，则需要提供一个 Free() 或 Close() 方法来手动释放内存。Finalizer 可以作为一种补充机制，但不能完全依赖它。通过结合这些方法，可以有效地避免内存泄漏，并确保程序的稳定性和可靠性。

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