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烂漫树林 2023-07-20 23:31:00

文章标签 ios 变量生命周期 Go Data 编译器 文章分类 iOS 移动开发

堆和栈
变量和栈的关系
为什么用堆
变量逃逸( Escape Analysis) - 自动决定变量分配方式，提高运行效率

逃逸分析
取地址发生逃逸
原则

堆和栈

栈: LIFO( Last in first out)
堆: 在内存分配中类似于往一个房价摆放各种家具，家具的尺寸有大有小。

变量和栈的关系

func calc(a, b int) int {
	var c int
	c = a * b

	var x int
	x = c * 10

	return x
}

上面的代码在没有任何优化情况下，会进行 c 和 x 变量的分配过程。Go语言默认情况下会将 c 和 x 分配在栈上，这两个变量在 calc() 函数退出时就不再使用，函数结束时，保存 c 和 x 的栈内存再出栈释放内存，整个分配内存的过程通过栈的分配和回收都会非常迅速。

为什么用堆

分配内存时，需要找一块足够装下家具的空间再摆放家具。经过反复摆放和腾空家具后，房间里的空间会变得乱七八糟，此时再往空间里摆放家具会存在虽然有足够的空间，但各空间分布在不同的区域，无法有一段连续的空间来摆放家具的问题。此时，内存分配器就需要对这些空间进行调整优化。

堆分配内存和栈分配内存相比，堆适合不可预知大小的内存分配。但是为此付出的代价是分配速度较慢，而且会形成内存碎片。

变量逃逸( Escape Analysis) - 自动决定变量分配方式，提高运行效率

在c/c++语言中，函数局部变量尽量使用栈；全局变量、结构体成员使用堆分配等。Go将其整合到编译器中，命名为“变量逃逸分析”。这个技术由编译器分析代码的特征和代码生命期，决定应该如何堆还是栈进行内存分配，即使程序员使用Go语言完成了整个工程后也不会感受到这个过程。

逃逸分析

package main

import (
	"fmt"
)

func dummy(b int) int {
	var c int
	c = b
	return c
}

func void() {

}

func main() {
	var a int
	void()
	fmt.Println(a, dummy(0))
}

命令行执行：

go run -gcflags "-m -l" .\test\test.go

使用go run运行程序时，-gcflags参数是编译参数。其中-m表示进行内存分配分析，-l表示避免程序内联，也就是避免进行程序优化。

输出如下：

# command-line-arguments
test\test.go:20:13: ... argument does not escape
test\test.go:20:13: a escapes to heap
test\test.go:20:22: dummy(0) escapes to heap    
0 0

第2行告知“main的第29行的变量a逃逸到堆”。
第3行告知“dummy(0)调用逃逸到堆”。由于dummy()函数会返回一个整型值，这个值被fmt.Println使用后还是会在其声明后继续在main()函数中存在。
第4行，这句提示是默认的，可以忽略。

上面例子中变量 c 是整型，其值通过 dummy() 的返回值“逃出”了 dummy() 函数。c 变量值被复制并作为 dummy() 函数返回值返回，即使 c 变量在 dummy() 函数中分配的内存被释放，也不会影响 main() 中使用 dummy() 返回的值。c 变量使用栈分配不会影响结果。

取地址发生逃逸

package main

import (
	"fmt"
)

// Data 声明空结构图测试结构体逃逸情况
type Data struct {
}

func dummy() *Data {
	// 实例化c为Data类型
	var c Data

	// 返回函数局部变量地址
	return &c
}

func main() {
	fmt.Println(dummy())
}

● 第6行，声明一个空的结构体做结构体逃逸分析。
● 第9行，将 dummy() 函数的返回值修改为 *Data 指针类型。
● 第12行，将 c 变量声明为 Data 类型，此时 c 的结构体为值类型。
● 第15行，取函数局部变量 c 的地址并返回。Go语言的特性允许这样做。
● 第20行，打印 dummy() 函数的返回值。

运行测试:

go run -gcflags "-m -l" .\test\test.go
# command-line-arguments
test\test.go:13:6: moved to heap: c
test\test.go:20:13: ... argument does not escape
&{}

注意第 3 行出现了新的提示：将c移到堆中。这句话表示，Go 编译器已经确认如果将 c 变量分配在栈上是无法保证程序最终结果的。如果坚持这样做，dummy() 的返回值将是 Data 结构的一个不可预知的内存地址。这种情况一般是 C/C++ 语言中容易犯错的地方：引用了一个函数局部变量的地址。Go 语言最终选择将 c 的 Data 结构分配在堆上。然后由垃圾回收器去回收 c 的内存。