OCaml 的 local 值如何使用独立的栈

在这期 OCaml Unboxed 中，我继续探索我的 Jane Street 同事和我正在开源编译器分支中开发的 local 模式。之前的例子通过 local 注解减少了需要垃圾回收的分配。今天我想展示内存去了哪里，以及这种做法为什么有效。

例子的主函数 doit 使用一个迭代变量和一个列表进行循环。它调用 init 构建列表，然后计算其中 5 的倍数的个数。首先，假设程序没有 local 注解，观察堆上的分配。

init 在堆上构建由 cons 单元组成的链表，list 变量指向列表开头。下一次迭代中，init 构建另一个列表，list 改为指向新列表。旧单元无法再通过该变量访问。

垃圾回收运行时，简化后的过程是从栈变量等根开始追踪，标记可达的堆对象，并回收不可达对象。当前列表仍然存活；旧列表可以被回收，为后续分配腾出空间。

垃圾回收很有价值：它支持不可变的函数式编程，使程序更容易推理和开发。但寻找存活数据并回收其余数据需要工作。在标记清除模型中，回收可能暂停程序执行，并访问可能挤掉更有用缓存数据的内存。

Jane Street 的大多数程序使用垃圾回收都没有问题。但对于延迟敏感的场景，我们希望避免这些暂停和其他减速。这一性能目标促使我们研究 local。

现在来看使用 local 的版本。调用栈仍然保存 doit 及其变量，但 init 在一个独立区域中分配列表单元，我称之为 local 栈。它既不是普通调用栈，也不是由垃圾回收管理的堆。

init 完成并返回局部分配的列表，doit 可以用它计算 5 的倍数的个数。循环体是一个区域：在该区域内分配的 local 值不能逃出去。迭代结束时，分析保证这些分配不再需要。

运行时可以一起回收该区域的 local 分配，并在下一次迭代中复用同一块内存。释放操作可以简单到只需改变下一次分配所用的指针，从而避免堆示例中描述的标记清除工作。

独立的 local 栈很重要，因为 init 可以在调用者用完列表之前返回。在 exclave 内创建的值可以在函数返回后继续存在，同时仍限制在外围区域内。函数栈帧和区域的生命周期并不总是相同，因此这些 local 分配不能简单地放在 init 的调用栈帧中。