这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第 15 天
课堂笔记
本堂课重点内容
- 编译器的结构
- 编译器的静态分析
- 编译器的逃逸分析
详细知识点介绍
编译器介绍
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(R
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：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)
- 根据这些优化代码
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(Inter-procedural analysis))
- 考虑函数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，i.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
Go编译器优化
为什么做编译器优化
- 用户无感知，重新编译即可获得性能收益
- 通用性优化
现状
- 采用的优化少
- 编译时间较短，没有进行较复杂的代码分析和优化
编译优化的思路
- 场景：面向后端长期执行任务
- Tradeoff:用编译时间换取更高效的机器码
Beast mode
- 函数内联
- 逃逸分析
- 默认栈大小调整
- 边界检查消除
- 循环展开
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
- 函数内联能多大程度影响性能？一使用micro-benchmark验证一下~
- 缺点
- 函数体变大，instruction cache (icache)不友好
- 编译生成的G0镜像变大
函数内联在大多数情况下是正向优化
内联策略
- 调用和被调函数的规模
BeastMode
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
- G0镜像增加~10%
- 编译时间增加
逃逸分析
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
- 传递给已逃逸的指针指向的对象
则指针p指向的对像逃逸出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
实践练习例子
课后个人总结
- 逃逸分析很重要，用于减轻GC的负担
- 善于运用Beast mode对静态分析镜像优化
