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淺析Go語(yǔ)言中的逃逸分析

更新時(shí)間：2024年04月07日 08:26:29 作者：愛(ài)發(fā)白日夢(mèng)的后端

在Go語(yǔ)言中,內(nèi)存分配和逃逸分析是至關(guān)重要的概念,對(duì)于理解代碼的性能和內(nèi)存使用情況至關(guān)重要,本文將深入探討Go語(yǔ)言中的內(nèi)存分配原理以及逃逸分析的作用,希望對(duì)大家有所幫助

內(nèi)存分配原理

Go語(yǔ)言使用轉(zhuǎn)義分析來(lái)確定變量存儲(chǔ)的位置，通常會(huì)嘗試將所有的Go值存儲(chǔ)在函數(shù)棧幀中，這種方式稱(chēng)為棧分配。編譯器可以根據(jù)代碼的情況預(yù)先確定哪些內(nèi)存需要釋放，并發(fā)出機(jī)器指令進(jìn)行清理，無(wú)需Go垃圾收集器的干預(yù)。

但是，當(dāng)編譯器無(wú)法確定變量的生命周期或大小時(shí)，它就會(huì)將變量逃逸到堆中。例如，變量太大無(wú)法放入棧中，或者編譯器無(wú)法確定變量是否在函數(shù)結(jié)束后被使用，這些情況都會(huì)導(dǎo)致變量逃逸到堆中。

盡管如此，我們并不能完全確定一個(gè)值是存儲(chǔ)在堆還是棧中，因?yàn)橹挥芯幾g器才能真正了解變量的存儲(chǔ)位置。大多數(shù)情況下，Go開(kāi)發(fā)者無(wú)需關(guān)心值存儲(chǔ)在哪里，但了解這一點(diǎn)有助于性能優(yōu)化。

逃逸分析的作用

逃逸分析是編譯器用來(lái)確定變量是否逃逸到堆中的過(guò)程。任何不能存儲(chǔ)在函數(shù)棧幀中的值都會(huì)逃逸到堆中。我們可以使用 go build -gcflags="-m" 命令來(lái)檢查代碼的內(nèi)存分配情況，從而更好地理解變量的逃逸行為。

下面通過(guò)一些示例來(lái)說(shuō)明逃逸分析的過(guò)程：

當(dāng)一個(gè)函數(shù)簡(jiǎn)單地調(diào)用另一個(gè)函數(shù)時(shí)，變量通常會(huì)留在棧上。

package main

func main() {
   x := 2
   square(x)
}

func square(x int) int {
   return x * x
}

在這種情況下，所有變量都保持在棧上。

# github.com/timliudream/go-test/EscapeDemo
./main.go:8:6: can inline square
./main.go:3:6: can inline main
./main.go:5:8: inlining call to square

當(dāng)一個(gè)函數(shù)返回指針時(shí)，變量可能會(huì)逃逸到堆中。

package main

func main() {
   x := 2
   square(x)
}

func square(x int) *int {
   y := x * x
   return &y
}

在這里，變量 y 逃逸到了堆中，因?yàn)樗纳芷谛枰娱L(zhǎng)到函數(shù)返回后。

# github.com/timliudream/go-test/EscapeDemo
./main.go:21:6: can inline square
./main.go:16:6: can inline main
./main.go:18:8: inlining call to square
./main.go:22:2: moved to heap: y

當(dāng)一個(gè)函數(shù)接受指針并返回指針時(shí)，變量可能會(huì)在棧和堆之間共享。

func main() {
	x := 4
	square(&x)
}

func square(x *int) *int {
	y := *x * *x
	return &y
}

在這種情況下，變量 x 保持在棧上，但其指向的值可能逃逸到堆中。

# github.com/timliudream/go-test/EscapeDemo
./main.go:50:6: can inline square
./main.go:45:6: can inline main
./main.go:47:8: inlining call to square
./main.go:50:13: x does not escape
./main.go:51:2: moved to heap: y

逃逸分析為我們提供了了解代碼內(nèi)存分配情況的工具，盡管大多數(shù)情況下我們不需要關(guān)心這個(gè)問(wèn)題，但在性能優(yōu)化時(shí)，了解這些原理會(huì)有所幫助。