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圖文詳解Go程序如何編譯并運行起來的

 更新時間：2024年05月30日 11:00:36   作者：RdrB1te  
Go語言這兩年在語言排行榜上的上升勢頭非常猛,Go語言雖然是靜態(tài)編譯型語言,但是它卻擁有腳本化的語法,下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于Go程序如何編譯并運行起來的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

Go程序是如何編譯的

從hello RdrB1te開始

package main  
  
import "fmt"  
  
func main() {  
   fmt.Println("hello RdrB1te")  
}

不實際編譯它，只輸出它的編譯過程：

go build -n

簡單的編譯過程分析：

上面的過程確認了兩個事情：

  • Runtime會永遠隨著用戶代碼一起編譯
  • 在windows平臺上編譯出來了一個exe的可執(zhí)行文件

Go 編譯過程

詞法分析

  • 將源代碼翻譯成Token
  • Token是代碼中的最小語義結(jié)構(gòu)（如變量名、關(guān)鍵字、運算符等不可拆分的最小單元）

句法分析

  • Token序列經(jīng)過處理，變成語法樹

語義分析

  • 類型檢查
  • 類型推斷
  • 查看類型是否匹配
  • 函數(shù)調(diào)用內(nèi)聯(lián)
  • 逃逸分析

中間碼生成：

  • 為了處理不同平臺的差異，先生成中間代碼（SSA）

查看從代碼到中間碼（SSA）生成的整個過程

$env:GOSSAFUNC="main" # windows powershell
export GOSSAFUNC=main # linux
go build

會看到如下輸出：

用瀏覽器打開ssa.html文件：

sources就是你的源代碼，AST就是生成的語法樹，genssa就是生成的與平臺無關(guān)的中間碼SSA，當(dāng)然中間還有很多的其它步驟，這里不再列舉，可以點擊展開查看

機器碼生成：

  • 先生成Plan9匯編代碼（與平臺相關(guān)）
  • 最后編譯為機器碼
  • 輸出的機器碼為.a文件

查看Plan9匯編代碼

go build -gcflags -S main.go

鏈接：

  • 將各個包進行鏈接，包括runtime，最終生成可執(zhí)行文件

Go程序是如何運行起來的

Go程序的入口？

是下面的main方法嗎？當(dāng)然不是

func main() {  
   fmt.Println("hello RdrB1te")  
}

是runtime包下面的rt0_xxx.s文件，下面以Linux x86芯片架構(gòu)上面運行的rt0_linux-amd64.s舉例：

TEXT _rt0_amd64_linux(SB),NOSPLIT,$-8
	JMP	_rt0_amd64(SB)

只要用了x86芯片架構(gòu)都要進入到_rt0_amd64這個方法中去，這個方法調(diào)到了哪里呢，選中雙擊shift，打開在文件中查找：找到下面這行

在asm_amd64.s這個文件中的這段代碼：

TEXT _rt0_amd64(SB),NOSPLIT,$-8  
   MOVQ   0(SP), DI  // argc  
   LEAQ   8(SP), SI  // argv  
   JMP    runtime·rt0_go(SB)

意思是讀取命令行參數(shù)，復(fù)制參數(shù)數(shù)量argc和參數(shù)值argv到棧上，然后調(diào)用了runtime·rt0_go這個方法，這方法的位置就在這個文件的下面：

TEXT runtime·rt0_go(SB),NOSPLIT|TOPFRAME,$0  
   // copy arguments forward on an even stack  
   MOVQ   DI, AX    // argc  
   MOVQ   SI, BX    // argv  
   SUBQ   $(5*8), SP    // 3args 2auto  
   ANDQ   $~15, SP  
   MOVQ   AX, 24(SP)  
   MOVQ   BX, 32(SP)  
  
   // create istack out of the given (operating system) stack.  
   // _cgo_init may update stackguard.   MOVQ   $runtime·g0(SB), DI

上面這段的意思時初始化g0執(zhí)行棧，g0是為了調(diào)度協(xié)程而產(chǎn)生的協(xié)程，g0是每個Go程序的第一個協(xié)程。繼續(xù)往下面看，找到下面這段：

	CALL	runtime·check(SB)

這行是第一次調(diào)用的go語言方法，要找到這個方法可以選中雙擊shift，找到下面這行：

進入：

func check(){

}

check方法主要是做運行時檢測：

  • 檢查各種類型的長度
  • 檢查指針操作
  • 檢查結(jié)構(gòu)體字段的偏移量
  • 檢查atomic原子操作
  • 檢查CAS操作
  • 檢查棧大小是否是2的冪次

繼續(xù)往下看，可以通過Ctrl+Alt+左右箭頭進行快速跳轉(zhuǎn)回退或前進，退到這個位置：

CALL    runtime·check(SB)  
  
MOVL   24(SP), AX    // copy argc  
MOVL   AX, 0(SP)  
MOVQ   32(SP), AX    // copy argv  
MOVQ   AX, 8(SP)  
CALL   runtime·args(SB)  
CALL   runtime·osinit(SB)  
CALL   runtime·schedinit(SB)  
  
// create a new goroutine to start program  
MOVQ   $runtime·mainPC(SB), AX       // entry  
PUSHQ  AX  
CALL   runtime·newproc(SB)  
POPQ   AX

runtime·args(SB)：參數(shù)初始化runtime.args，對命令行中的參數(shù)進行處理，參數(shù)數(shù)量賦值給argc int32，參數(shù)值復(fù)制給argv **byteruntime·osinit：判斷操作系統(tǒng)，執(zhí)行相應(yīng)的初始化組件，供調(diào)度器初始化所用
runtime·schedinit: 初始化Go調(diào)度器。初始化調(diào)度器會做哪些事情：

  • 全局?？臻g內(nèi)存分配
  • 加載命令行參數(shù)到 os.Args
  • 堆內(nèi)存空間的初始化
  • 加載操作系統(tǒng)環(huán)境變量
  • 初始化當(dāng)前系統(tǒng)線程
  • 垃圾回收器的參數(shù)初始化
  • 算法初始化（map、hash）
  • 設(shè)置 process 數(shù)量

繼續(xù)往下看：

    // create a new goroutine to start program  
   MOVQ   $runtime·mainPC(SB), AX       // entry  
   PUSHQ  AX  
   CALL   runtime·newproc(SB)  
   POPQ   AX  
  
   // start this M  
   CALL   runtime·mstart(SB)  
  
   CALL   runtime·abort(SB)  // mstart should never return  
   RET  
  
// mainPC is a function value for runtime.main, to be passed to newproc.  
// The reference to runtime.main is made via ABIInternal, since the  
// actual function (not the ABI0 wrapper) is needed by newproc.  
DATA   runtime·mainPC+0(SB)/8,$runtime·main<ABIInternal>(SB)

MOVQ $runtime·mainPC(SB)：取mainPC的地址，這個mainPC的地址就是runtime·main這個方法的地址
CALL runtime·newproc：創(chuàng)建一個新的協(xié)程（主協(xié)程），執(zhí)行runtime·main這個方法（主函數(shù)），放入調(diào)度器等待調(diào)度
CALL runtime·mstart(SB)：初始化一個M，用來調(diào)度主協(xié)程，主協(xié)程開始執(zhí)行主函數(shù)。

看下runtime·main這個方法里面干了什么，選中雙擊shift，找到下面這行：

進入：

// The main goroutine.
func main() {  
   doInit(&runtime_inittask) // 執(zhí)行runtime包中的init方法
   gcenable() // 啟動GC垃圾回收器
   doInit(&main_inittask) //執(zhí)行用戶包依賴的init方法
   fn := main_main // 執(zhí)行用戶主函數(shù)main.mian() 
   fn()
}

按住ctrl進入main_main:

//go:linkname main_main main.main
func main_main()

主協(xié)程執(zhí)行主函數(shù)：

  • 執(zhí)行runtime包中的init方法
  • 啟動GC垃圾回收器
  • 執(zhí)行用戶包依賴的init方法
  • 執(zhí)行用戶主函數(shù)main.mian()

總結(jié)

  • Go啟動時經(jīng)歷了檢查、各種初始化、初始化協(xié)程調(diào)度的過程
  • main.main()也是在協(xié)程中運行的

到此這篇關(guān)于Go程序如何編譯并運行起來的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Go編譯運行內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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