这是我参与「第五届青训营」笔记创作活动的第十二天。
一、本堂课的重点内容
二、详细知识点如下
1、编译器的结构
- 静态分析：不执行代码，推导程序的行为，分析程序的性质。
- 控制流：程序的执行流程
- 数据流：数据在控制流上的传递
上图的程序转换成控制流图 (control-flow graph)
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) ，这些事实可以帮助我们做编译优化。
- 例如下面的程序。我们通过分析数据流和控制流，知道这个程序始终返回 4。编译器可以根据这个结果做出优化。
- Intra-procedural analysis: 函数内分析：在函数内进行控制流和数据流的分析。
- Inter-procedural analysis: 函数间分析：除了函数内的分析，还需要考虑跨函数的数据流和控制流，例如参数传递，函数返回值等。
2、Go 编译器优化
1）目的
- 用户无感知，重新编译即可获得性能收益
- 通用的优化手段
2） 现状
- 采用的优化较少
- 追求编译时间短，因此没有进行复杂的代码分析和优化
3）思路
- 面向后端长期执行的任务
- 用适当增加编译时间换取更高性能的代码
4） 函数内联
- 定义：将被调用函数的函数体的副本替换到调用位置上，同时重写代码以反映参数的绑定
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优点
- 消除调用开销
- 将过程间分析的问题转换为过程内分析，帮助其他分析，例如逃逸分析。
使用micro-benchmark快速验证和对比性能优化结果。
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缺点
- 函数体变大
- 编译生成的 Go 镜像文件变大
函数内联在大多数情况下是正向优化，即多内联，会提升性能。
5）Beast Mode
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Go 内联的限制
- 语言特性：interface, defer 等等，限制了内联优化
- 内联策略非常保守
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字节跳动的优化方案
- 修改了内联策略，让更多函数被内联
- 增加了其他优化的机会：逃逸分析
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开销
- Go 镜像大小略有增加
- 编译时间增加
- 运行时栈扩展开销增加
6)逃逸分析
- 定义：分析代码中指针的动态作用域，即指针在何处可以被访问
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大致思路
从对象分配处出发，沿着控制流，观察数据流。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 逃逸出 s，反之则没有逃逸出 s.
函数内联拓展了函数边界，更多对象不逃逸。
优化：未逃逸出当前函数的指针指向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 即可完成内存的分配和回收；
减少在堆上分配对象，降低 GC 负担。
三、课后个人总结
编译器 Beast mode 拥有更多的优化手段，执行效率更高。在开发阶段使用标准编译模式，提高开发效率；发布到线上时使用 Beast mode 编译生成性能更高的二进制。
这个编译器优化效果比较明显，在很多 Benchmark 上都取得了比较好的效果，如下图所示，time/op 越少越好.
