MemoryProject: C++용 가비지 컬렉터 및 메모리 관리 시스템

---

소개

MemoryProject는 C++ 환경에서 사용할 수 있도록 설계된 커스텀 Mark and Sweep 가비지 컬렉션(GC) 기반 메모리 관리 시스템입니다.

이 시스템은 객체 수명 관리를 단순화하고 메모리 누수를 방지하는 것을 목표로 하며, 시간 제한을 두어 애플리케이션의 성능 저하를 최소화하는 증분식(Incremental) GC를 지원합니다. GC는 스마트 포인터 시스템 및 타입별 메모리 스토리지 시스템과 긴밀하게 연동되어 작동합니다.

주요 기능

• Mark and Sweep 가비지 컬렉터:
  • TimeLimit 유틸리티를 사용하여 GC의 Mark (표시) 및 Sweep (제거) 단계에 시간 제한을 설정합니다.
  • 루트(Root) 객체로부터 접근 가능한 객체는 eMarked로 표시되며, 접근 불가능한 객체는 eUnreachable 상태가 되어 Sweep 단계에서 메모리에서 해제됩니다.
• 스마트 포인터 시스템:
  • ObjectPtr<T>: 관리되는 단일 객체 또는 배열 객체에 대한 스마트 포인터입니다.
  • RootPtr<T>: ObjectPtr를 상속하며, 생성 시 GarbageCollector에 루트로 자신을 등록하여 객체가 강제로 해제되는 것을 방지합니다.
  • Casting 유틸리티: MakePtr, MakeArray, Cast, ConstCast와 같은 헬퍼 함수를 제공합니다.
• 타입별 메모리 스토리지:
  • StorageManager: 타입의 해시 값에 따라 메모리 관리 주체(PoolBudget/ArrayBudget)를 가져오거나 생성합니다.
  • PoolBudget: 단일 객체 풀(Pool<T>)을 관리하며, 사용률(eDensity::eSparse, eModerate, eDense, eFull)에 따라 풀을 분류하고 업데이트하여 효율적인 할당을 지원합니다.
  • ArrayBudget: 배열 객체를 위한 전용 스토리지(Array<T>)를 관리합니다.

핵심 컴포넌트

컴포넌트	역할	관련 파일
GarbageCollector	GC 사이클 (Prepare, Mark, Scan, Sweep)을 관리하고 루트 집합을 추적합니다.	include/Collector/GarbageCollector.h, src/Collector/GarbageCollector.cpp
StorageManager	타입별 메모리 할당(Create, CreateArray) 요청을 처리하고, PoolBudget/ArrayBudget에 위임합니다.	include/Storage/StorageManager.h, src/Storage/StorageManager.cpp
ObjectPtr / RootPtr	관리되는 객체에 대한 안전한 참조를 제공하고, GC와 상호 작용합니다.	include/Pointer/ObjectPtr.h, include/Pointer/RootPtr.h
Accessor	메모리 블록에 대한 메타데이터 (상태, 카운트, 포인터)를 저장하고 객체 생성/소멸을 담당합니다.	include/Accessor/IAccessor.h, include/Accessor/Accessor.h

사용 예시

#include "Memory.h"
#include <iostream>

using namespace Memory;

class MyClass
{
	GENERATE(MyClass); // Reflection 시스템이 있다면 사용
public:
	int value = 42;
};

void main()
{
	// 1. 메모리 시스템 초기화 (풀 크기: 1MB, Sweep 시간 제한: 1ms)
	// GetStorage()와 GetCollector()를 초기화합니다.
	Init(1024 * 1024, 1000000); 

	// 2. 관리되는 객체 생성 (ObjectPtr)
	ObjectPtr<MyClass> obj1 = MakePtr<MyClass>();
	std::cout << "Obj1 Value: " << obj1->value << std::endl;

	// 3. 루트 객체 생성 (GC에 의해 보호됨)
	RootPtr<MyClass> rootObj = MakePtr<MyClass>();
	rootObj->value = 100;
	std::cout << "RootObj Value: " << rootObj->value << std::endl;

	// 4. 배열 객체 생성
	RootPtr<int[]> arr = MakeArray<int>(5);
	arr[0] = 50;
	std::cout << "Array[0] Value: " << arr[0] << std::endl;

	// obj1의 참조를 해제 (ObjectPtr은 일반 스택 변수처럼 작동)
	obj1 = ObjectPtr<MyClass>(); 

	// 5. 가비지 컬렉션 실행
	// obj1이 참조하던 메모리는 해제될 수 있습니다.
	// rootObj와 arr이 참조하는 메모리는 보호됩니다.
	Collect();

	// 6. 시스템 해제
	Release();
}