小編給大家分享一下Golang中運行與Plan9匯編的示例分析，相信大部分人都還不怎么了解，因此分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲，下面讓我們一起去了解一下吧！

成都創(chuàng)新互聯(lián)總部坐落于成都市區(qū)，致力網(wǎng)站建設(shè)服務(wù)有成都網(wǎng)站設(shè)計、網(wǎng)站制作、外貿(mào)營銷網(wǎng)站建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)營銷策劃、網(wǎng)頁設(shè)計、網(wǎng)站維護、公眾號搭建、重慶小程序開發(fā)、軟件開發(fā)等為企業(yè)提供一整套的信息化建設(shè)解決方案。創(chuàng)造真正意義上的網(wǎng)站建設(shè)，為互聯(lián)網(wǎng)品牌在互動行銷領(lǐng)域創(chuàng)造價值而不懈努力！

Golang的運行環(huán)境

當(dāng)我們把編譯后的Go代碼運行起來，它會以進程的方式出現(xiàn)在系統(tǒng)中。然后開始處理請求、數(shù)據(jù)，我們會看到這個進程占用了內(nèi)存消耗、cpu占比等等信息。本文就是要來解釋在程序的運行過程中，內(nèi)存、CPU、操作系統(tǒng)（當(dāng)然還有其它的硬件，文中關(guān)系不大，就不說了）是如何進行配合，完成了我們代碼所指定的事情。

內(nèi)存

首先，我們先來說說內(nèi)存。先來看一個我們運行的go進程。

代碼如下：

package main  import (      "fmt"      "log"      "net/http"  )  func main() {      http.HandleFunc("/", sayHello)      err := http.ListenAndServe(":9999", nil)      if err != nil {          log.Fatal("ListenAndServe: ", err)      }  }  func sayHello(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {      fmt.Printf("fibonacci: %d\n", fibonacci(1000))      _, _ = fmt.Fprint(w, "Hello World!")  }  func fibonacci(num int) int {      if num < 2 {          return 1      }      return fibonacci(num-1) + fibonacci(num-2)  }

來看一下執(zhí)行情況：

dayu.com >ps aux  USER               PID   %CPU  %MEM      VSZ     RSS    TT  STAT   STARTED    TIME     COMMAND  xxxxx              3584  99.2  0.1     4380456  4376   s003  R+    8:33下午   0:05.81  ./myhttp

這里我們先來不關(guān)注其它指標(biāo)，先來看 VSZ 與 RSS。

•  VSZ: 是指虛擬地址，他是程序?qū)嶋H操作的內(nèi)存。包含了分配還沒有使用的內(nèi)存。

•  RSS: 是實際的物理內(nèi)存，包含了棧內(nèi)存與堆內(nèi)存。

每一個進程都是運行在自己的內(nèi)存沙盒里，程序被分配的地址都是 “虛擬內(nèi)存”，物理內(nèi)存對程序開發(fā)者來說實際是不可見的，而且虛擬地址比進程實際的物理地址要大的多。我們經(jīng)常編程中取指針對應(yīng)的地址實際就是虛擬地址。這里一定要注意區(qū)分虛擬內(nèi)存與物理內(nèi)存。來一張圖感受一下。

這張圖主要是為了說明兩個問題：

1. 鴻蒙官方戰(zhàn)略合作共建——HarmonyOS技術(shù)社區(qū)

2.  程序使用的是虛擬內(nèi)存，但是操作系統(tǒng)會把虛擬內(nèi)存映射到物理內(nèi)存；你會發(fā)現(xiàn)自己機器上所有進程的VSZ要大得多；

3.  物理內(nèi)存可以被多個進程共享，甚至一個進程內(nèi)的不同地址可能映射的都是同一個物理內(nèi)存地址。

上面搞明白了程序中的內(nèi)存具體是指什么，接下來說明程序是如何使用內(nèi)存的（虛擬內(nèi)存），內(nèi)存說白了就是比硬盤存取速度更快的一個硬件，為了方便內(nèi)存的管理，操作系統(tǒng)把分配給進程的內(nèi)存劃分成了不同的功能塊。像我們經(jīng)常說的：代碼區(qū)，靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)，堆區(qū)，棧區(qū)等。

這里借用一張網(wǎng)絡(luò)上的圖來看一下。

這里就是我們程序（進程）在虛擬內(nèi)存中的分布。

代碼區(qū)：存放的就是我們編譯后的機器碼，一般來說這個區(qū)域只能是只讀。

靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)：存放的是全局變量與常量。這些變量的地址編譯的時候就確定了（這也是使用虛擬地址的好處，如果是物理地址，這些地址編譯的時候是不可能確定的）。Data與BSS都屬于這一部分。這部分只有程序中止（kill掉、crasg掉等）才會被銷毀。

棧區(qū)：主要是 Golang 里邊的函數(shù)、方法以及其本地變量存儲的地方。這部分伴隨函數(shù)、方法開始執(zhí)行而分配，運行完后就被釋放，特別注意這里的釋放并不會清空內(nèi)存。后面文章講內(nèi)存分配的時候再詳細(xì)說；還有一個點需要記住棧一般是從高地址向低地址方向分配，換句話說：高地址屬于棧低，低地址屬于棧底，它分配方向與堆是相反的。

堆區(qū)：像 C/C++ 語言，堆完全是程序員自己控制的。但是 Golang 里邊由于有GC機制，我們寫代碼的時候并不需要關(guān)心內(nèi)存是在棧還是堆上分配。Golang 會自己判斷如果變量的生命周期在函數(shù)退出后還不能銷毀或者棧上資源不夠分配等等情況，就會被放到堆上。堆的性能會比棧要差一些。原因也留到內(nèi)存分配相關(guān)的文章再給大家介紹。

內(nèi)存的結(jié)構(gòu)搞明白了，我們的程序被加載到內(nèi)存還需要操作系統(tǒng)來指揮才能正確運行。

補充一個比較重要的概念：

尋址空間：一般指的是CPU對于內(nèi)存尋址的能力，通俗地說，就是能最多用到多少內(nèi)存的一個問題。比如：32條地址線（32位機器），那么總的地址空間就有 2^32 個，如果是64位機器，就是 2^64 個尋址空間。可以使用 uname -a 來查看自己系統(tǒng)支持的位數(shù)字。

操作系統(tǒng)、CPU、內(nèi)存互相配合

為了講清楚程序運行與調(diào)用，我們得先理清楚操作系統(tǒng)、內(nèi)存、CPU、寄存器這幾者之間的關(guān)系。

•  CPU: 計算機的大腦，它才能理解并執(zhí)行指令；

•  寄存器：嚴(yán)格講寄存器是CPU的組成部分，它主要負(fù)責(zé)CPU在計算時臨時存儲數(shù)據(jù)；當(dāng)然CPU還有多級的高速緩存，與我們這里相關(guān)度不大，就略過，大家知道其目的是為了彌補內(nèi)存與CPU速度的差距即可；

•  內(nèi)存：像上面內(nèi)存被劃分成不同區(qū)，每一部分存了不同的數(shù)據(jù)；當(dāng)然這些區(qū)的劃分、以及虛擬內(nèi)存與物理內(nèi)存的映射都是操作系統(tǒng)來做的；

•  操作系統(tǒng)：控制各種硬件資源，為其它運行的程序提供操作接口（系統(tǒng)調(diào)用）及管理。

這里操作系統(tǒng)是一個軟件，CPU、寄存器、內(nèi)存（物理內(nèi)存）都是實打?qū)嵉挠布２僮飨到y(tǒng)雖然也是一堆代碼寫出來的。但是她是硬件對其它應(yīng)用程序的接口?？偟膩碇v操作系統(tǒng)通過系統(tǒng)調(diào)用控制所有的硬件資源，他把其它的程序調(diào)度到CPU上讓其它程序執(zhí)行，但是為了讓每個程序都有機會使用CPU，CPU又通過時間中斷把控制權(quán)交給操作系統(tǒng)。

讓操作系統(tǒng)可以控制我們的程序，我們編寫的程序需要遵循操作系統(tǒng)的規(guī)定。這樣操作系統(tǒng)才能控制程序執(zhí)行、切換進程等操作。

最后我們的代碼被編譯成機器碼之后，本質(zhì)就是一條條的指令。我們期望的就是CPU去執(zhí)行完這些指令進而完成任務(wù)。而操作系統(tǒng)又能夠幫助我們讓CPU來執(zhí)行代碼以及提供所需資源的調(diào)用接口（系統(tǒng)調(diào)用）。是不是非常簡單？

Go程序的調(diào)用規(guī)約

在上面我們知道整個虛擬內(nèi)存被我們劃分為：代碼區(qū)、靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)、棧區(qū)、堆區(qū)。接下來要講的Go程序的調(diào)用規(guī)約（其實就是函數(shù)、方法運行的規(guī)則），主要是涉及上面所說的棧部分（堆部分會在內(nèi)存分配的文章里邊去講）。以及計算機軟硬各個部分如何配合。接下來我們就來看一下程序的基本單位函數(shù)跟方法是怎么執(zhí)行與相互調(diào)用的。

函數(shù)在棧上的分布

這一部分，我們先來了解一些理論，然后接著用一個實際的例子來分析一下。先通過一張圖來看一下在 Golang 中函數(shù)是如何在棧上分布的。

幾個涉及到的專業(yè)用語：

•  棧：這里說的棧跟上面的解釋含義一致。無論是進程、線程、goroutine都有自己的調(diào)用棧；

•  棧幀：可以理解是函數(shù)調(diào)用時在棧上為函數(shù)所分配的區(qū)域；

•  調(diào)用者：caller，比如：a函數(shù)調(diào)用了b函數(shù)，那么a就是調(diào)用者；

•  被調(diào)者：callee，還是上面的例子，b就是被調(diào)者。

棧幀

這幅圖所展示的就是一個 棧幀 的結(jié)構(gòu)。也可以說棧楨是棧給一個函數(shù)分配的棧空間，它包括了函數(shù)調(diào)用者地址、本地變量、返回值地址、調(diào)用者參數(shù)等信息。

這里有幾個注意點，圖中的 BP、SP都表示對應(yīng)的寄存器。

•  BP：基址指針寄存器(extended base pointer)，也叫幀指針，存放著一個指針，表示函數(shù)棧開始的地方。

•  SP：棧指針寄存器(extended stack pointer)，存放著一個指針，存儲的是函數(shù)?？臻g的棧頂，也就是函數(shù)?？臻g分配結(jié)束的地方，注意這里是硬件寄存器，不是Plan9中的偽寄存器。

BP 與 SP 放在一起，一個表示開始（棧頂）、一個表示結(jié)束（棧低）。

有了上面的基礎(chǔ)知識，接著下面用實際的例子來驗證一下。

Go的調(diào)用實例

才開始，我們就從一個簡單的函數(shù)開始來分析一下整個函數(shù)的調(diào)用過程（下面涉及到 Plan9 匯編，請別慌，大部分都能夠看懂，并且我也會寫注釋）。

package main  func main() {      a := 3      b := 2      returnTwo(a, b)  }  func returnTwo(a, b int) (c, d int) {      tmp := 1 // 這一行的主要目的是保證棧楨不為0，方便分析      c = a + b      d = b - tmp      return  }

上面有兩個函數(shù)，main 定義了兩個本地變量，然后調(diào)用 returnTwo 函數(shù)。returnTwo 函數(shù)有兩個參數(shù)與兩個返回值。設(shè)計兩個返回值主要是一起來看一下 golang 的多返回值是如何實現(xiàn)的。接下來我們把上面的代碼對應(yīng)的匯編代碼展示出來。

有幾行代碼需要特別解釋下，

0x0000 00000 (test1.go:3) TEXT "".main(SB), ABIInternal, $56-0

這一行中的重點信息：$56-0。56 表示的該函數(shù)棧楨大?。▋蓚€本地變量，兩個參數(shù)是int類型，兩個返回值是int類型，1個保存base pointer，合計7 * 8 = 56）；0表示 mian 函數(shù)的參數(shù)與返回值大小。待會可以在 returnTwo 中去看一下它的返回值又是多少。

接下來在看一下計算機是怎么在棧上分配大小的。

0x000f 00015 (test1.go:3)       SUBQ    $56, SP // 分配，56的大小在上面第一行定義了  ... ...  0x004b 00075 (test1.go:7)       ADDQ    $56, SP // 釋放掉，但是并未清空

這兩行，一個是分配，一個是釋放。為什么用了 SUBQ 指令就能進行分配呢？而 ADDQ 是釋放？記得我們前面說過嗎？ SP 是一個指針寄存器，并且指向棧頂，棧又是從高地址向低地址分配。那么對它做一次減法，是不是表示從高地址向低地址方向移動指針了呢？釋放也是同樣的道理，一次加法操作又把 SP 恢復(fù)到初始狀態(tài)。

再來看一下對 BP 寄存器的操作。

0x0013 00019 (test1.go:3)       MOVQ    BP, 48(SP) // 保存BP  0x0018 00024 (test1.go:3)       LEAQ    48(SP), BP // BP存放了新的地址  ... ...  0x0046 00070 (test1.go:7)       MOVQ    48(SP), BP // 恢復(fù)BP的地址

這三行代碼是不是感覺很變扭？寫來寫去讓人云里霧里的。我先用文字描述一下，后面再用圖來解釋。

  我們先做如下假設(shè)：此時 BP 指向的 值 是：0x00ff，48(SP) 的 地址 是：0x0008。

•  第一條指令 MOVQ BP, 48(SP) 是把 0x00ff 寫入到 48(SP)的位置；

•  第二條指令 LEAQ 48(SP), BP 是更新寄存器指針，讓 BP 保存 48(SP) 這個位置的地址，也就是 0x00ff 這個值。

•  第三條指令 MOVQ 48(SP), BP ，因為一開始 48(SP) 保存了最開始 BP 的所存的值 0x00ff，所以這里是又把 BP 恢復(fù)回去了。

這幾行代碼的作用至關(guān)重要，正因為如此在執(zhí)行的時候，我們才能找到函數(shù)開始的地方以及回到調(diào)用函數(shù)的位置，它才可以繼續(xù)往下執(zhí)行（如果覺得饒，先放過，后面有圖，看完后再回來理解）。接著來看一下 returnTwo 函數(shù)。

這里 NOSPLIT|ABIInternal, $0-32 說明，該函數(shù)的棧楨大小是0，由于有兩個int參數(shù)，以及2個int返回值，合計為 4*8 = 32 字節(jié)大小，是不是跟上面的 main 函數(shù)對上了？。

這里有沒有對 returnTwo 函數(shù)的棧楨大小是0表示迷惑呢？難道這個函數(shù)不需要?？臻g嗎？其實主要原因是：golang的參數(shù)傳遞與返回值都是要求使用棧來進行的（這也是為什么go能夠支持多參數(shù)返回的原因）。所以參數(shù)與返回值所需空間都由 caller 來提供。

接下來，我們用完整的圖來演示一下這個調(diào)用過程。

這個圖就畫了將近1個小時，希望對大家理解有幫助。

整個的流程是：初始化 ----> call main function ----> call returnTwo function ----> returnTwo return ----> main return。

通過這張圖，在結(jié)合我上面的文字解釋，相信大家能夠理解了。不過這里還有幾個注意點：

•  BP 與 SP 是寄存器，它保存的是棧上的地址，所以執(zhí)行中可以對 SP 做運算找到下一個指令的位置；

•  棧被回收 ADDQ $56, SP ，只是改變了 SP 指向的位置，內(nèi)存中的數(shù)據(jù)并不會清空，只有下次被分配使用的時候才會清空；

•  callee的參數(shù)、返回值內(nèi)存都是caller分配的；

•  returnTwo ret的時候，call returnTwo的next指令 所在棧位置會被彈出，也就是圖中 0x0d00 地址所保存的指令，所以 returnTwo 函數(shù)返回后，SP 又指向了 0x0d08 地址。

由于上面涉及到一些 Plan9 的知識，就順帶一起介紹一些它的語法，如果直接講語法會很枯燥，下面會結(jié)合一些實際中會用到的情況來介紹。既有收獲又能學(xué)會語法。

Go的匯編plan9

我們整個程序的編譯最終會被翻譯成機器碼，而匯編可以算是機器碼的文本形式，他們之間可以一一對應(yīng)。所以如果我們能夠看懂匯編一點點就能夠分析出很多實際問題。

開發(fā)go語言的都是當(dāng)前世界最TOP的那群程序員，他們選擇了持續(xù)裝逼，不用標(biāo)準(zhǔn)的 AT&T 也不用 Intel 匯編器，偏要自己搞一套，沒辦法，誰讓人家牛呢！Golang的匯編是基于 Plan9 匯編的，個人覺得要完全學(xué)懂太復(fù)雜了，因為這涉及到很多底層知識。不過如果只是要求看懂還是能夠做到的。下面我們就舉一些例子來試試看。

PS: 這東西完全學(xué)懂也沒有必要，投入產(chǎn)出比太低了，對于一個應(yīng)用工程師能夠看懂就行。

在正式開始前，我們還是補充一些必要信息，上文已經(jīng)涉及過一些，為了完整這里在整體介紹一下。

幾個重要的偽寄存器

•  SB：是一個虛擬寄存器，保存了靜態(tài)基地址(static-base) 指針，即我們程序地址空間的開始地址；

•  NOSPLIT：向編譯器表明不應(yīng)該插入 stack-split 的用來檢查棧需要擴張的前導(dǎo)指令；

•  FP：使用形如 symbol+offset(FP) 的方式，引用函數(shù)的輸入?yún)?shù)；

•  SP：plan9 的這個 SP 寄存器指向當(dāng)前棧幀的局部變量的開始位置，使用形如 symbol+offset(SP) 的方式，引用函數(shù)的局部變量，注意：這個寄存器與上文的寄存器是不一樣的，這里是偽寄存器，而我們展示出來的都是硬件寄存器。

其它還有一些操作指令，根據(jù)名字多半都能夠看出來，就不再介紹，直接開始干。

查看go應(yīng)用代碼對應(yīng)的翻譯函數(shù)

package main  func main() {  } func test() []string {      a := make([]string, 10)      return a  }  --------  "".test STEXT size=151 args=0x18 locals=0x40          0x0000 00000 (test1.go:6)       TEXT    "".test(SB), ABIInternal, $64-24 // 棧幀大小，與參數(shù)、返回值大小          0x0000 00000 (test1.go:6)       MOVQ    (TLS), CX          0x0009 00009 (test1.go:6)       CMPQ    SP, 16(CX)          0x000d 00013 (test1.go:6)       JLS     141          0x000f 00015 (test1.go:6)       SUBQ    $64, SP          0x0013 00019 (test1.go:6)       MOVQ    BP, 56(SP)          0x0018 00024 (test1.go:6)       LEAQ    56(SP), BP         ... ...          0x001d 00029 (test1.go:6)       MOVQ    $0, "".~r0+72(SP)          0x0026 00038 (test1.go:6)       XORPS   X0, X0          0x0029 00041 (test1.go:6)       MOVUPS  X0, "".~r0+80(SP)          0x002e 00046 (test1.go:7)       PCDATA  $2, $1          0x002e 00046 (test1.go:7)       LEAQ    type.string(SB), AX          0x0035 00053 (test1.go:7)       PCDATA  $2, $0          0x0035 00053 (test1.go:7)       MOVQ    AX, (SP)          0x0039 00057 (test1.go:7)       MOVQ    $10, 8(SP)          0x0042 00066 (test1.go:7)       MOVQ    $10, 16(SP)          0x004b 00075 (test1.go:7)       CALL    runtime.makeslice(SB) // 對應(yīng)的底層runtime function         ... ...          0x008c 00140 (test1.go:8)       RET          0x008d 00141 (test1.go:8)       NOP          0x008d 00141 (test1.go:6)       PCDATA  $0, $-1          0x008d 00141 (test1.go:6)       PCDATA  $2, $-1          0x008d 00141 (test1.go:6)       CALL    runtime.morestack_noctxt(SB)          0x0092 00146 (test1.go:6)       JMP     0

根據(jù)對應(yīng)的代碼行數(shù)與名字，很明顯的可以看到應(yīng)用層寫的 make 對應(yīng)底層是 makeslice。

逃逸分析

這里先說一下逃逸分析的概念。這里牽扯到棧、堆分配的問題。如果變量被分配到棧上，會伴隨函數(shù)調(diào)用結(jié)束自動回收，并且分配效率很高；其次分配到堆上，則需要GC進行標(biāo)記回收。所謂逃逸就是指變量從棧上逃到了堆上（很多人對這個概念都不清楚就在談逃逸分析，面試遇到了好幾次?）。

package main  func main() {  }  func test() *int {      t := 3      return &t  }  ------  "".test STEXT size=98 args=0x8 locals=0x20          0x0000 00000 (test1.go:6)       TEXT    "".test(SB), ABIInternal, $32-8          0x0000 00000 (test1.go:6)       MOVQ    (TLS), CX          0x0009 00009 (test1.go:6)       CMPQ    SP, 16(CX)          0x000d 00013 (test1.go:6)       JLS     91          0x000f 00015 (test1.go:6)       SUBQ    $32, SP          0x0013 00019 (test1.go:6)       MOVQ    BP, 24(SP)          0x0018 00024 (test1.go:6)       LEAQ    24(SP), BP          ... ...          0x001d 00029 (test1.go:6)       MOVQ    $0, "".~r0+40(SP)          0x0026 00038 (test1.go:7)       PCDATA  $2, $1          0x0026 00038 (test1.go:7)       LEAQ    type.int(SB), AX          0x002d 00045 (test1.go:7)       PCDATA  $2, $0          0x002d 00045 (test1.go:7)       MOVQ    AX, (SP)          0x0031 00049 (test1.go:7)       CALL    runtime.newobject(SB) // 堆上分配空間，表示逃逸了          ... ...

這里如果是對 slice 使用匯編進行逃逸分析，并不會很直觀。因為只會看到調(diào)用了 runtime.makeslice 函數(shù)，該函數(shù)內(nèi)部其實又調(diào)用了 runtime.mallocgc 函數(shù)，這個函數(shù)會分配的內(nèi)存其實就是堆上的內(nèi)存（如果棧上足夠保存，是不會看到對 runtime.makslice 函數(shù)的調(diào)用）。

實際go也提供了更方便的命令來進行逃逸分析：go build -gcflags="-m" ，如果真的是做逃逸分析，建議使用該命令，別折騰用匯編。

傳值還是傳指針

對于golang中的基本類型：字符串、整型、布爾類型就不多說了，肯定是值傳遞，那么對于結(jié)構(gòu)體、指針到底是值傳遞還是指針傳遞呢？

package main    type Student struct {        name string        age  int    }    func main() {        jack := &Student{"jack", 30}        test(jack)    }    func test(s *Student) *Student {        return s    }    -------    "".test STEXT nosplit size=20 args=0x10 locals=0x0            0x0000 00000 (test1.go:14)      TEXT    "".test(SB), NOSPLIT|ABIInternal, $0-16           ... ...           0x0000 00000 (test1.go:14)      MOVQ    $0, "".~r1+16(SP) // 初始返回值為0           0x0009 00009 (test1.go:15)      PCDATA  $2, $1           0x0009 00009 (test1.go:15)      PCDATA  $0, $1           0x0009 00009 (test1.go:15)      MOVQ    "".s+8(SP), AX // 將引用地址復(fù)制到 AX 寄存器          0x000e 00014 (test1.go:15)      PCDATA  $2, $0           0x000e 00014 (test1.go:15)      PCDATA  $0, $2           0x000e 00014 (test1.go:15)      MOVQ    AX, "".~r1+16(SP) // 將 AX 的引用地址又復(fù)制到返回地址           0x0013 00019 (test1.go:15)      RET

通過這里可以看到在go里邊，只有值傳遞，因為它底層還是通過拷貝對應(yīng)的值。

以上是“Golang中運行與Plan9匯編的示例分析”這篇文章的所有內(nèi)容，感謝各位的閱讀！相信大家都有了一定的了解，希望分享的內(nèi)容對大家有所幫助，如果還想學(xué)習(xí)更多知識，歡迎關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道！