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【从源码角度深度理解 CPython 的垃圾回收机制】：第2课循环引用：标记清除-分代回收

news 2025/8/11 7:50:44

二. 循环引用的终结者：标记-清除（Mark-Sweep）

通过引用计数，我们已经处理了一部分引用个数为0的数据，但是还有一部分循环引用的对象没有被清理。这个如何处理呢？

为了解决循环引用问题，Python 引入了标记-清除（Mark-Sweep）算法，作为引用计数的补充。

2.1 标记-清除的基本原理

标记-清除算法分为两个阶段：

标记（Mark）：从“根对象”（如全局变量、栈上的局部变量）出发，遍历所有可达对象，并给它们打上“存活”标记。
清除（Sweep）：扫描所有被 GC 跟踪的对象，回收那些未被标记的对象（即不可达对象）。

2.2 什么是“根对象”？

“根对象”是程序可以直接访问的起点，包括：

全局变量
当前函数的局部变量
调用栈中的参数
内置模块、类、函数等

GC 从这些“根”出发，像洪水一样“淹没”所有能到达的对象。

2.3 GC 跟踪的对象

并非所有对象都会被 GC 扫描。只有那些可能参与循环引用的容器类对象才会被 GC 跟踪，例如：

list、dict、set
自定义类的实例
tuple（如果包含可变对象）

而 int、str、float 等原子类型不会被 GC 跟踪，因为它们无法形成循环引用。

你可以通过 gc.is_tracked(obj) 来检查一个对象是否被 GC 跟踪。

a = [1, 2, 3]        # list → 被 GC 跟踪 ✅
b = {'x': a}         # dict → 被 GC 跟踪 ✅
c = MyClass()        # 自定义实例 → 被 GC 跟踪 ✅
d = 42               # int → 不被 GC 跟踪 ❌
e = "hello"          # str → 通常不被跟踪（除非驻留）❌
f = (a, b)           # tuple 包含可变对象 → 被跟踪 ✅
g = (1, 2, 3)        # tuple 只含不可变 → 可能不被跟踪 ❌

举例

import gcprint(gc.is_tracked([1,2,3]))      # True
print(gc.is_tracked(42))           # False
print(gc.is_tracked("hello"))      # False (通常)
print(gc.is_tracked(( [1], )))     # True