本篇是根據(jù) GopherCon SG 2019 “Understanding Allocations” 演講的學(xué)習(xí)筆記。

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Understanding Allocations: the Stack and the Heap - GopherCon SG 2019 - YouTube

理解分配：棧和堆

你的程序中有兩種內(nèi)存，棧內(nèi)存和堆內(nèi)存。

go 中，每個(gè) go 程都會(huì)有一個(gè)?？臻g，整個(gè)程序有一個(gè)堆空間。

變量是在棧還是堆上

負(fù)責(zé)堆垃圾回收的 GC 會(huì)導(dǎo)致整個(gè)程序的延遲，而不僅僅是創(chuàng)建垃圾的部分。你可能會(huì)擔(dān)心你的代碼在堆中產(chǎn)生了多少垃圾。

什么時(shí)候需要優(yōu)化

要有 benchmarks 基準(zhǔn)來(lái)證明你的程序不夠快（有大量的堆內(nèi)存分配），夠快就不用多此一舉了。

你要先確保程序能正確運(yùn)作（業(yè)務(wù)處理），而不是先著重性能優(yōu)化。

在有大量指針+運(yùn)行快速的程序、清晰明了+但有點(diǎn)慢的程序之間，你應(yīng)該選擇后者。

普通類(lèi)型參數(shù)傳遞

第5行進(jìn)入squre函數(shù)

函數(shù)和局部變量被擠壓入棧，一個(gè)函數(shù)為一個(gè)堆棧幀。

squre函數(shù)執(zhí)行完

執(zhí)行完成后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)黑線（只是用于區(qū)分）向上移，上方內(nèi)容為有效內(nèi)容，下方內(nèi)容為無(wú)效內(nèi)容（過(guò)期而不再使用）

第6行執(zhí)行println函數(shù)

go 聲明了新的內(nèi)存部分，我們有了新的堆棧幀用于打印行，黑線下移。

通俗的來(lái)講，?？臻g會(huì)進(jìn)行自我清理，任何變量都會(huì)被清理干凈，空間會(huì)被重復(fù)使用。

指針類(lèi)型參數(shù)傳遞

第4行聲明變量

main 函數(shù)和變量 n 被壓入棧。

第5行進(jìn)入inc函數(shù)

inc 函數(shù)和變量 x 被壓入棧，屬于另一個(gè)堆棧幀，黑線下移。傳入的變量是 n 的地址。

inc函數(shù)執(zhí)行完

黑線上移，n 被修改了值。并沒(méi)有什么問(wèn)題。

執(zhí)行println函數(shù)

總結(jié)

雖然使用了指針傳參，但這種情況下它能夠留在棧上，即共享向下傳遞時(shí)，通常留在棧空間上。（主函數(shù)將自己的變量傳給子函數(shù)）

函數(shù)返回引用

第4行進(jìn)入answer函數(shù)前

編譯器推斷出 n 是 int 的指針類(lèi)型，賦初值 nil 等待函數(shù)返回結(jié)果。

進(jìn)入函數(shù)

在函數(shù)內(nèi)部聲明了變量并初始化，并返回了變量的內(nèi)存地址。

執(zhí)行println函數(shù)

致命的問(wèn)題

你會(huì)發(fā)現(xiàn)，我明明沒(méi)有進(jìn)行賦值修改的操作，但卻破壞了原有的值。原因在于

• 調(diào)用 answer 函數(shù)的時(shí)候，假如我們把聲明的變量 x 放在棧空間，返回變量的地址。
• 那么 main 函數(shù)中的 n 會(huì)拿到 x 的地址，當(dāng) answer 方法退出時(shí)（黑線上移），該堆棧幀已過(guò)期，但是 n 還引用著 x。
• 我們知道堆棧的空間是可以被重復(fù)利用的，那么下一次執(zhí)行其他函數(shù)或者聲明變量的時(shí)候，那塊過(guò)期的內(nèi)存區(qū)域就會(huì)被重新使用，修改為其他值。
• 案例中調(diào)用 println，黑線下移，產(chǎn)生新的堆棧幀，原先 x 標(biāo)識(shí)符被替換成了 a，修改 a 的值等同修改了 n 地址解引用后的值。這是非常致命的錯(cuò)誤。

解決的方法

為了解決上述致命的問(wèn)題，被聲明初始化的 x 變量就需要“逃逸”到堆空間中。這樣其他無(wú)關(guān)函數(shù)就不會(huì)對(duì)它的值產(chǎn)生影響。

共享向上傳遞時(shí)，通常留在堆空間上。（子函數(shù)將自己的變量傳給主函數(shù)，引用）

Escape Analysis

編譯器怎么判斷的

變量只在函數(shù)里工作，那就分配到棧空間上。如果編譯器不能證明函數(shù)返回后聲明過(guò)的變量是否被引用，那必須將其分配到堆空間上。

詢問(wèn)編譯器

查看構(gòu)建指令，可以提供一個(gè) -gcflags 的可選參數(shù)，傳遞給 go tool compile 工具

查詢 go tool compile -h，得知參數(shù) -m 可以輸出編譯器的優(yōu)化決定（變量放在棧還是堆上）

執(zhí)行 go build -gcflags "-m" 獲取到下面的結(jié)果

總結(jié)

什么時(shí)候會(huì)把變量分配在堆內(nèi)存上

• 函數(shù)返回退出后聲明過(guò)的變量依舊被引用著。
• 變量初始化值大小過(guò)大無(wú)法分配進(jìn)棧。
• 不知道變量值的具體大小，比如切片。

做個(gè)判斷

看看前面總結(jié)的第一點(diǎn)和第三點(diǎn)。明顯可以知道右邊那個(gè)是分配在棧上，而左邊那個(gè)分配在堆上。

思考io.Reader接口

io 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)里有個(gè) Reader 接口，你應(yīng)該知道為什么官方要用前者替換后者了吧。如果使用后者，會(huì)在堆上產(chǎn)生大量的垃圾，造成程序遲鈍。前者則符合向下傳遞思想，變量通常分配在棧空間上。

最后

不要猜想，多用工具！

網(wǎng)站名稱(chēng)：GopherCon SG 2019 "Understanding Allocations" 學(xué)習(xí)筆記
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