这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第 6 天
Go 语言编译器优化
编译器的结构
编译器是用于识别语法是否合法的程序，同时还可以生成正确且高效的代码。编译器主要由分析部分（前端）和综合部分（后端）组成，如下图所示：
- 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
静态分析
静态分析即不执行程序代码，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)，并根据这些性质优化代码。
过程内分析和过程间分析
- 过程内分析 (ntra-procedural analysis) 仅在函数内部进行分析.
- 过程间分析 (Inter-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.
Golang 编译器优化
Go 编译器优化可以从后端长期执行任务和用编译时间更高效的机器码两个方面来入手。
使用函数内联可以消除函数调用的开销，将过程间分析转化为过程内分析。
在Go函数中内联受到很多限制，使用Beast Mode可以调整函数内联的策略，使得更多的函数被内联。
函数内联
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。函数内联在大多数情况下是正向优化。
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
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
逃逸分析
逃逸分析即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
- 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, 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, 减少在 heap 上的分配, 降低 GC 负担.
