这是我参与「第五届青训营」伴学笔记创作活动的第5天。
课堂笔记
一、本堂课重点内容：
- 编译器和静态分析
- Go编译器优化
二、具体案例：
1. 编译器和静态分析
1.1 编译器的结构
-
重要的系统软件
- 识别符合语法和非法的程序
- 生成正确且高效的代码
-
分析部分(前端front end)
- 词法分析，生成词素(lexeme)
- 语法分析，生成语法树
- 语义分析，收集类型信息，进行语义检查
- 中间代码生成，生成intermediate representation (IR)
-
综合部分(后端back end)
- 代码优化，机器无关优化，生成优化后的IR
- 代码生成，生成目标代码
1.2 静态分析
- 静态分析:不执行程序代码，推导程序的行为，分析程序的性质。
- 控制流(Control flow):程序执行的流程
- 数据流(Data flow):数据在控制流上的传递
- 通过分析控制流和数据流，我们可以知道更多关于程序的性质(properties)
- 根据这些性质优化代码
1.3 过程内分析和过程间分析
-
过程内分析(Intra-procedural analysis)
- 仅在函数内部进行分析
-
过程间分析(lnter-procedural analysis)
- 考虑过程调用时参数传递和返回值的数据流和控制流
-
为什么过程间分析是个问题?
- 需要通过数据流分析得知i的具体类型，才能知道i.foo ()调用的是哪个foo ()
- 根据i的具体类型，产生了新的控制流，A.foo()，分析继续
- 过程间分析需要同时分析控制流和数据流——联合求解，比较复杂
2. Go编译器优化
2.1 函数内联（Inlining）
- 内联:将被调用函数的函数体(callee)的副本替换到调用位置(caller)上，同时重写代码以反映参数的绑定
-
优点
- 消除函数调用开销，例如传递参数、保存寄存器等
- 将过程间分析转化为过程内分析，帮助其他优化，例如逃逸分析
-
缺点
- 函数体变大，instruction cache (icache)不友好
- 编译生成的Go镜像变大
2. 2 Beast Mode
-
Go函数内联受到的限制较多
- 语言特性，例如interface, defer 等，限制了函数内联。
- 内联策略非常保守
-
Beast mode:调整函数内联的策略，使更多函数被内联
- 降低函数调用的开销
- 增加了其他优化的机会:逃逸分析
-
开销
- Go镜像增加～10%
- 编译时间增加
2.3 go内存管理优化
-
逃逸分析:分析代码中指针的动态作用域:指针在何处可以被访问
-
大致思路
-
从对象分配处出发，沿着控制流，观察对象的数据流
-
若发现指针p在当前作用域s:
- 作为参数传递给其他函数
- 传递给全局变量
- 传递给其他的goroutine u02
- 传递给已逃逸的指针指向的对象
-
则指针p指向的对象逃逸出s，反之则没有逃逸出s
-
-
Beast mode:函数内联拓展了函数边界，更多对象不逃逸
-
优化:未逃逸的对象可以在栈上分配
- 对象在栈上分配和回收很快:移动sp
- 减少在 heap 上的分配，降低GC负担
三、课后个人总结
性能优化在提升软件系统处理能力，减少不必要的消耗，分析问题的方法与解决问题的思路，不仅适用于Go语言，其他语言的优化也同样适用.
