§6 内存模型

目标:默认层保生成顺畅与阅读清爽(GC),性能与裸机场景走显式通道(own/bare)。硬指标:own/热点路径与 C 互有 5% 内;GC 档 ≤15% 为带退出条件的目标(§9.4)。

6.1 值/引用二分

struct/enum/元组/定长数组/标量 = 值类型:赋值拷贝、栈/内联存放;编译器保证可观察语义不变的前提下消除拷贝。
class = 引用类型:GC 堆;变量持引用;字段默认 let,var 显式。
Box[T]:显式堆装箱值类型;访问自动解引用;Box 变量按句柄复制——赋值/传参/绑定共享堆 cell,经别名的可变字段写全可见(§3.11.1 v0.6 细化;取代 v0.5"独占持有"的含混表述)。

6.2 GC 契约(full/web 档)

可达性回收:无循环引用泄漏问题;精确栈扫描。
停顿目标:P99 < 0.5ms(并发分代);分配走线程本地 size-class(典型小对象 ~10ns)。
无 finalizer:GC 不执行用户析构;资源必须 RAII(§6.4)。硬规则:类不得直接持有需确定性释放的资源(文件/锁/socket),资源只能由值类型句柄或能力对象持有——违者 lint E 级。
档位内 GC 可插拔(并发分代默认 / 移动端 RC),对语言语义零影响。
能力扩展位(T27):闭包捕获变量按引用共享(闭包环境入 GC 堆,外层再赋值对闭包可见)留作 GC 成熟后的按需立项项——前置 = 精确根集(M1.5);与 §4.7 拷贝捕获终态不冲突。

own (arena) {
    var buf = arena.array[I32](8)      // 显式 arena 分配
    ...
    return acc                          // 出块规则见下
}

own (id) {} 引入全新 arena,块退出时整体释放(一个 free);允许嵌套(arena 父子链)。
块内禁止 GC 分配(E3040,机制 §6.5);GC 值只读进入(对 GC 值可变借用 = E3060)。
move 语义:arena 句柄(arena.array/zeros/list 的返回值)仅移动——赋值即 move,使用已移动值 = E3050;其余块内值为 Copy(标量/Copy struct)。
借用检查(可判定子集):同一 arena 对象任一时刻"多个只读借用"或"单个可变使用",二者不并存;违规 = E3050。检查范围为块内局部流,推断通常成功;失败时诊断给机械降级建议(拷贝值 / 改 GC 值 / 提参数),不引入生命周期标注。
出块规则:仅 (a) Copy 值;(b) 显式 into_gc()。
into_gc() v1 规范语义:深拷贝进 GC 堆(O(数据量),调用点显式可见);arena 晋升(一遍扫描免拷贝)为允许的优化(v2),语义等价。
设计含义:own 适合"进大出小"负载;构造大结果返回在 v1 付出口拷贝。
own 块在所有档位可用(full 档内用于热点优化)。

6.4 RAII 与确定性析构

值类型可实现 Drop trait(fn drop(var self)),确定性执行:作用域退出按声明逆序、panic 展开保证执行。
panic 消息流口径(双臂一致):panic/assert 族消息即时写 stderr(任务体内 panic 在 panic 点即写,join 再展开为二次输出,join_or 不重印);Drop 体 println 走 stdout。eprint(s) 为前奏内建:即时写宿主 stderr、无换行、不入输出缓冲——诊断与流分离的唯一能力口。
类引用的回收由 GC,不触发 Drop——这是 §6.2 硬规则的根据。
Arena 本身是值类型,Drop 整体释放。

6.5 分配效果(alloc effect)

每个函数具有编译器推断属性:alloc(含 GC 分配:构造类实例/String/List/Box/增长操作/插值串)或 no_alloc。
推断:函数体直接分配 → alloc;调用 alloc 函数 → alloc;经 &Trait 动态分发不可判定 → 保守 alloc。
trait 方法可显式标注 #[no_alloc] 作为契约:所有实现必须 no_alloc(违者 E3040);用于发布"无分配接口"(ISR 回调等)。
属性对用户零书写负担(默认推断),展示于签名文档与 LSP hover(P5)。
强制点:own 块内、#[no_alloc] 函数体、bare 档全部函数、bare 档的 static let 初始化 → 调用/出现 alloc = E3040。(full/web 档的 static let 允许 #[pure] 惰性初始化中的分配,§7.6——纯函数分配不可观察,§8.3。)

6.6 `bare` 档内存(§9.3 详述档位)

无 GC、无隐式分配;所有内存经显式分配器参数(arena: Arena 等)。
Arena.fixed(n) / Region / Pool / Static 分配器族;core 层容器可用(传 arena 即可)。
ISR 默认约束 #[no_alloc] #[no_spawn]。
硬实时达成路径:零隐式分配 + 无 GC 停顿 + 确定性构建。

6.7 内存安全承诺(safe 子集)

无 #[trusted] 介入时,编译产物保证:无 use-after-free、无越权越界访问(索引检查)、无数据竞争(§7.4)、无未初始化读取、默认检查算术。#[trusted] 是唯一豁免口(§9.6),包级审计。

6.8 与测试集的对应

tests/03_values_refs.ct(值/引用/Box)、tests/03_shallow_copy.lint.ct(W8010)、tests/05_own.ct(own 正例)、tests/05_own_alloc.neg.ct(E3040)、tests/05_own_move.neg.ct(E3050)、tests/08_bare.ct 与 tests/08_bare_alloc.neg.ct(bare 档)。