根对象

bitmap 在 GC 中的作用是什么？

🔍 我们先厘清几个关键概念：

一、什么是 root？

GC 的「扫描起点」，包括：

• 全局变量（global data）
• 当前运行的 goroutine 栈上的局部变量（stack roots）
• 寄存器中可能的临时值（编译器插入）
• 堆上通过特殊机制保持引用的对象（比如 channel、interface 等）

这些 root 是 GC 标记阶段的 入口点。

二、那 bitmap 在哪里发挥作用？

GC 从 root 开始，并不是直接扫描整个堆，而是：

1. 取出一个 root 指向的地址，比如 p := new(Person)
2. 去堆上找 p 指向的对象
3. 然后 → 看这个对象有没有指针字段？哪些字段是指针？

这时候就要靠 bitmap（或者 _type 信息 + bitmap）来判断这个对象：

• 是不是对象的起始地址？
• 是不是包含指针？
• 哪些字段是指针？需要递归追踪

三、所以你可以这样理解

GC 会扫描所有的 root，但不是“扫描整个内存”，而是：

• 只扫描 root 指向的对象
• 对象里哪些字段是指针，由 bitmap（和类型信息）精确告诉 GC
• 再根据这些指针继续向下扫描（形成对象图）

四、举个更形象的例子

type Node struct {
    value int
    next  *Node
}
head := new(Node)
// 构建链表：head → n1 → n2 → nil

GC 扫描过程：

1. root 中有一个变量 head，GC 从 head 开始
2. head 是个对象 → bitmap 显示它是对象起点，且包含一个指针字段 next
3. 读出 next，发现它指向 n1
4. 重复第 2 步，直到 next == nil

整个扫描过程中：

• 只扫描了实际链表使用的对象
• 没有扫描堆上未被引用的内存块（避免了“扫整个堆”的低效）

五、总结你的问题

root 具体是在哪里？GC 怎么知道去哪里找这些 root？

这个问题非常棒，涉及了 Go GC 的核心机制之一：「Root Set 的识别与遍历」。我们现在就来一层一层讲清楚：

一、Root 到底是什么？在哪？

GC 中的 root（根对象） 是指一切 程序运行中直接可达的引用。Go 中具体包括：

二、GC 是怎么知道去哪里找这些 root 的？

总体过程是：Go 编译器 + runtime 协作实现精确扫描

1. 栈上的变量（stack roots）

每个 goroutine（G）都有自己的栈内存。
Go 编译器在编译函数时会生成一个 栈的指针图（stack map），告诉 GC：

• 这个函数调用时，栈上哪些位置是指针
• 哪些位置是普通值，GC 不需要管

GC 扫描 goroutine 的时候，就按照 stack map 去栈上找指针。

🔧 实现细节：

• Go 在 runtime.g 结构中维护了所有 G 的信息
• 扫描从 allgs（所有 goroutine）遍历每个 G 的栈
• 对于每个 G，用 stack map 扫其栈上的活跃帧

源码片段：

// runtime/mgcmark.go
func scanstack(gp *g) { ... } // 扫描 goroutine 栈

2. 全局变量（global data）

全局变量存放在两个段中：

• .data：有初始值的变量
• .bss：未初始化的全局变量

Go 编译器会生成一个 bitmap（和 stack map 类似），用于描述：

• .data / .bss 段中，哪些位置是指针

GC 只需要从 bitmap 中知道哪些变量需要追踪指针字段。

源码位置：

runtime/mgcmark.go → scanGlobals()

// 使用 `dataBitmap` 遍历全局变量段
markRoots.addSpan("data", datastart, dataBitmap)

3. 寄存器中的指针（GC safepoint）

这个最特殊。因为运行中的程序有些变量存在 CPU 寄存器里（而不是内存中），怎么办？

Go 编译器在特定的 GC safepoint（安全点） 会把寄存器里的值保存到栈上。

例如：

MOVQ AX, -8(SP)

然后 GC 就可以通过 stack map 找到这些保存位置。

这就是 精确 GC（precise GC） 的基础。

4. runtime 特殊结构中的 root

比如：

• channel 中存的值（runtime.hchan）
• select 结构中的引用
• interface 指向的对象
• finalizer 列表等

这些结构 GC 不能直接扫，它们的字段结构和引用方式不定。

→ Go 使用自定义的扫描函数（称为 “GC assist” 或 “specials”）来处理它们。

例如：

// 扫描 channel 中的值
scanblock(h.recvq, ...)

这些结构在堆上，runtime 会维护一个列表（如 specials list），每次 GC 会调用特定函数去遍历它们的引用。

三、总结一下（一图流）

        ┌────────────────────────────┐
        │         GC root set        │
        └────────────────────────────┘
                   ▲
       ┌───────────┼──────────────────────┐
       │           │                      │
 .data/.bss     goroutine stack      runtime 特殊结构
(bitmap标记)    (stack map 标记)     (手动注册/assist函数)

GC 开始时会：

1. 遍历 allgs，读取每个 goroutine 的栈指针
2. 扫描 .data 和 .bss 的指针变量
3. 进入 runtime 的特殊结构辅助扫描
4. 从这些 root 向下递归扫描对象图（通过 bitmap 和类型信息）

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