go逃逸分析（是什么？作用、场景示例）

Aesthetis
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Go逃逸分析

1.逃逸分析是什么？

逃逸分析就是编译器去分析一个变量，在被多处引用的时候，分配到栈上，还是堆上。其实就是编译期间，分析代码，如果变量到堆上，那就是逃逸了。

2. 逃逸分析的作用、目的

之所以要进行逃逸分析，是因为栈和堆在内存分配的性能上，存在显著差异。栈对象在函数释放时就随函数销毁了，不需要定时探活，因此操作栈对象要比堆对象更快。而堆内存的分配和释放则相对复杂得多，需要进行GC(内存的查找、碎片化处理)等操作，开销较大。

因此编译器的目的，就是要提高程序运行的速度。就需要把那些不需要分配到堆上的变量直接分配到栈上，堆上的变量少了，会减轻堆内存分配的开销，同时也会减少垃圾回收（Garbage Collection，GC）的压力。

3. 逃逸分析的场景示例

可以通过go build -gcflags="-m -l" main.go 启用逃逸分析，查看golang在命令行的逃逸分析结果。

逃逸分析的原则：如果一个函数返回对一个变量的引用，那么这个变量就会发生逃逸。

3.1 函数返回局部变量的指针

当返回局部变量的指针，会从栈逃逸到堆上。因为函数结束后，栈会被销毁，但变量仍然需要被外部代码使用，因此编译器会把变量分配到堆上。

package main

import "fmt"

func CreateX()*int{
    x := 4
    return &x
}

func main(){
    x := CreateX()
    fmt.Println(x)
}

运行结果：

go run  -gcflags="-m -l" main.go 
# command-line-arguments
./main.go:6:2: moved to heap: x
./main.go:12:13: ... argument does not escape
0xc000098010
3.2 切片动态扩容

当切片在运行时动态扩容，编译器不知道到底要分配多少内存，所以切片本身发生了逃逸

package main

import "fmt"


func main(){
    s := make([]int, 0)
    for i:=0;i<3;i++{
        s = append(s, 10)
    }
}

运行结果：

./main.go:6:11: make([]int, 0) escapes to heap
./main.go:10:13: ... argument does not escape
./main.go:10:14: s escapes to heap
3.3 大切片创建

空间限制：

  1. 大切片的空间比较大，当切片超出了栈空间的大小，编译器就会分配在堆上
  2. 避免频繁分配：栈空间大小有限，虽然gorutine本身的栈空间可以扩容，但终究存在上限。为了避免频繁分配，并且最终移动到堆上，编译器会在大切片创建时，直接移动到堆上。
package main

import "fmt"

func main() {
	s := make([]int, 10000)

	fmt.Println(len(s))
}

输出结果：

./main.go:6:11: make([]int, 10000) escapes to heap
./main.go:8:13: ... argument does not escape
./main.go:8:17: len(s) escapes to heap
3.4 全局变量（闭包引用）

代码：

package main

func Closure() func() int {
	x := 0
	return func() int {
		x++
		return x
	}
}

func main() {
	Closure()
	Closure()
}

输出结果：

./main.go:4:2: moved to heap: x
./main.go:5:9: func literal escapes to heap
3.5 变量作为接口类型传递使用
package main

import "fmt"

func main() {
	x := 0
	fmt.Println(x)
}

输出结果:

./main.go:7:13: ... argument does not escape
./main.go:7:14: x escapes to heap

4. C++和golang的堆栈是一个东西吗？它们的对比

对比维度C/C++Go
操作系统级别的堆和栈 - 栈栈空间是1MB大小，用的是操作系统给每个线程分配的栈，由操作系统和编译器共同管理。栈内存最大是1GB，它其实是操作系统的堆内存，是Go在运行时从堆内存中分配的虚拟栈空间，也是动态的（按需分配、可增长收缩）。栈上可以减轻GC压力。
操作系统级别的堆和栈 - 堆较大的内存区域，用于动态内存分配。需通过系统调用请求内存，使用后手动释放（如 malloc 和 free）用于动态内存分配，使用自动垃圾回收机制，无需手动释放内存
运行时的内存管理依赖手动内存管理，程序员明确分配和释放内存，灵活性高但易导致内存泄漏等错误采用 GC 垃圾回收机制，程序员无需手动管理内存释放，更简单安全，但有一定运行时开销
栈内存的深拷贝栈大小固定，通常不涉及栈内存的拷贝操作Go 运行时可能将栈深拷贝到更大内存区域以防止碎片化，对程序员透明，但影响指针使用，指针算术运算可能在栈移动后失效
指针运算指针运算是常见操作，内存地址通常固定，指针算术运算可预测不支持指针算术运算，因为 Go 运行时会移动内存（如栈深拷贝），指针指向地址可能变化
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