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你知道 GO 中什么情况会变量逃逸吗?

你知道 GO 中什么情况会变量逃逸吗?

作者: 阿兵云原生 | 来源:发表于2023-02-08 21:25 被阅读0次

    你知道 GO 中什么情况会变量逃逸吗?首先我们先来看看什么是变量逃逸

    Go 语言将这个以前我们写 C/C++ 时候需要做的内存规划和分配,全部整合到了 GO 的编译器中,GO 中将这个称为 变量逃逸

    GO 通过编译器分析代码的特征和代码的生命周期,决定应该使用堆还是栈来进行内存分配

    C 代码 和 GO 代码对比哪个会崩溃?

    咱们写一个简单的例子,在 C 里面内存分配到栈上面还是堆上面是一个很明确的事情

    例如

    函数中的变量是分配在栈上面,会随着该函数调用完毕后随之销毁掉

    程序员自己 malloc 开辟的内存是在堆上面,需要程序员自己去释放

    那么问题来了:

    如果我们将某一个函数中的局部变量的地址(全篇以局部变量为例),作为该函数的返回值,最终在函数外部去访问这个局部变量的地址,是否会出错呢?一起来看看吧

    C 程序

    test.c

    int * get_res(int num){
        int tmp = num + 10;
        return &tmp;
    }
    
    int main(){
        int * res = get_res(80);
        printf("%d  -- %p\n" , *res, res);
    }
    

    上面写了一个简单的 C 代码,获取传入数据并 + 10 得到的结果

    # gcc test.c  -o test
    test.c: In function ‘get_res’:
    test.c:7:12: warning: function returns address of local variable [-Wreturn-local-addr]
         return &tmp;
                ^~~~
    # ./test
    Segmentation fault
    

    这里可以看出编译程序,报了 warning 了,不过不影响程序的编译 , 这个 warning 报错信息是 因为我们返回了临时变量的地址,C 编译器检测到了,给我们抛出了一个 warning

    执行编译的程序后,崩溃了 , 熟悉 C 的小伙伴一点都不惊慌,他们不会写出这种代码

    image

    出现 段错误 的原因很明显,上面有说到,是因为外部访问了局部变量的地址,外部访问的时候,此时这个局部变量已经被销毁了,此时外部访问的这个指针,属于野指针,因此出现程序崩溃

    GO 程序

    go 程序的逻辑和上面 C 程序的逻辑一模一样,那么我们看看是否会出现程序崩溃呢

    func getRes(num int) *int {
        tmp := num + 10
        return &tmp
    }
    func main() {
        res := getRes(80)
        fmt.Printf("%d  -- %p\n", *res, res)
    }
    

    执行上述代码,查看效果

    # go run main.go
    90  -- 0xc420018078
    

    熟悉 go 语言的 小伙伴看到这里心中也毫无波澜,程序正常执行,没有崩溃,因为他们知道原因,这个现象属于 变量逃逸

    那么我们一起来看看 GO 为什么会这样做,是如何做的呢?

    GO 的逃逸是啥样子的?

    上面有说到 GO 不会像 C/C++ 一样需要程序员自己去关心内存分配,是期望 GO 程序员更多的关注逻辑

    因此内存分配这一块,GO 编译器都做的妥妥的,一个变量是分配在栈上面还是堆上面,不是简单的看一个变量是局部变量就分配到栈上,这个是根据具体的使用的,有时候它也会被分配到堆上面

    当我们发现本应该分配在栈上面的变量,却分配在堆上面了,说明发生了逃逸

    开始探究和验证

    我们可以尝试写一个简单的 demo ,还是将局部变量的地址返回到外部去,外部来访问这个局部变量的地址

    func getRes(tmp int) *int {
    
        var t1 int = 1
        var t2 int = 2
        var t3 int = 3
    
        println(&tmp, &t1, &t2, &t3)
    
        return &t2
    }
    
    func main() {
        res := getRes(80)
        println(*res, res)
    }
    

    执行上述代码查看效果

    # go run main.go
    0xc420045f50 0xc420045f68 0xc420045f60 0xc420045f58
    2 0xc420045f60
    

    通过上面的将变量地址打印出来貌似没有看出上面端倪,地址是也是连续的

    那么我们使用 go 提供的工具来看看这个程序是不是存在逃逸

    执行 # go tool compile -m main.go 查看效果如下

    image
    main.go:11:9: &t2 escapes to heap
    main.go:6:6: moved to heap: t2
    

    go tool compile 工具很明显的调试出来说明 t2这个变量已经逃逸到 堆上面去了

    感兴趣的话还可以利用工具瞅一眼汇编,多了解一点也有好处

    刚才参数 -m 是直接查看是否逃逸,我们可以加 -S 会打印出具体的会变代码,查看该变量是否是 new 出来的

    # go tool compile -S main.go | grep new
    0x0035 00053 (main.go:6)        CALL    runtime.newobject(SB)
    rel 54+4 t=8 runtime.newobject+0
    

    对应的看看代码,就是 创建 t2 变量的这一行

    image

    对于 go tool compile 工具,我们可以通过 help 命令来查看一下

    # go tool compile --help
    
    image

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    image

    好了,本次就到这里

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