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Go語(yǔ)言編譯原理之變量捕獲

更新時(shí)間：2022年08月04日 15:06:26 作者：書(shū)旅

這篇文章主要為大家介紹了Go語(yǔ)言編譯原理之變量捕獲示例詳解，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進(jìn)步，早日升職加薪

前言

在前邊的幾篇文章中已經(jīng)基本分享完了編譯器前端的一些工作，后邊的幾篇主要是關(guān)于編譯器對(duì)抽象語(yǔ)法樹(shù)進(jìn)行分析和重構(gòu)，然后完成一系列的優(yōu)化，其中包括以下五個(gè)部分：

變量捕獲
函數(shù)內(nèi)聯(lián)
逃逸分析
閉包重寫(xiě)
遍歷函數(shù)

后邊的五篇文章主要就是上邊這五個(gè)主題，本文分享的是變量捕獲，變量捕獲主要是針對(duì)閉包場(chǎng)景的，因?yàn)殚]包函數(shù)中可能引用閉包外的變量，因此變量捕獲需要明確在閉包中通過(guò)值引用或地址引用的方式來(lái)捕獲變量

變量捕獲概述

下邊通過(guò)一個(gè)示例來(lái)看一下什么是變量捕獲

package main
import (
	"fmt"
)
func main() {
	a := 1
	b := 2
	go func() {
		//在閉包里對(duì)a或b進(jìn)行了重新賦值，也會(huì)改變引用方式
		fmt.Println(a, b)
	}()
	a = 666
}

我們可以看到在閉包中引用了外部的變量a、b，由于變量a在閉包之后進(jìn)行了其他賦值操作，因此在閉包中，a、b變量的引用方式會(huì)有所不同。在閉包中，必須采取地址引用的方式對(duì)變量a進(jìn)行操作，而對(duì)變量b的引用將通過(guò)直接值傳遞的方式進(jìn)行

我們可以通過(guò)如下方式查看當(dāng)前程序閉包變量捕獲的情況

go tool compile -m=2 main.go | grep capturing

assign=true代表變量a在閉包完成后又進(jìn)行了賦值操作

也可以看一個(gè)稍微復(fù)雜的

func adder() func(int) int {//累加器
	sum := 0 //地址引用
	return func(v int) int {
		sum += v
		return sum
	}
}
func main() {
	a := adder()
	for i:=0;i<10;i++{
		fmt.Printf("0 + 1 + ... + %d = %d\n", i, a(i))
	}
}

上一篇文章分享了類型檢查，我們可以繼續(xù)順著編譯的入口文件中類型檢查后邊的代碼往下看，你會(huì)看到如下這段代碼

編譯入口文件：src/cmd/compile/main.go -> gc.Main(archInit)
// Phase 4: Decide how to capture closed variables.（決定如何捕獲閉包變量）
// This needs to run before escape analysis,
// because variables captured by value do not escape.（變量捕獲應(yīng)該在逃逸分析之前進(jìn)行，因?yàn)橹殿愋偷淖兞坎东@，不會(huì)進(jìn)行逃逸分析）
	timings.Start("fe", "capturevars")
	for _, n := range xtop {
		if n.Op == ODCLFUNC && n.Func.Closure != nil { //函數(shù)需要是閉包類型
			Curfn = n
			capturevars(n)
		}
	}
	capturevarscomplete = true

從上邊這段代碼及注釋中，我們可以得到以下幾個(gè)信息：

變量捕獲應(yīng)該在逃逸分析之前進(jìn)行，因?yàn)橹殿愋偷淖兞坎东@，不會(huì)進(jìn)行逃逸分析
變量捕獲是針對(duì)閉包函數(shù)的
變量捕獲的實(shí)現(xiàn)主要是調(diào)用了：src/cmd/compile/internal/gc/closure.go→capturevars

下邊我們就去看capturevars方法的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，了解變量捕獲的一些細(xì)節(jié)

變量捕獲底層實(shí)現(xiàn)

所有類型檢查完成后，capturevars將在單獨(dú)的階段調(diào)用，它決定閉包捕獲的每個(gè)變量是通過(guò)值還是通過(guò)引用捕獲

func capturevars(xfunc *Node) {
	......
	clo := xfunc.Func.Closure
	cvars := xfunc.Func.Cvars.Slice()
	out := cvars[:0]
	for _, v := range cvars {
		......
		out = append(out, v)
		......
		outer := v.Name.Param.Outer
		outermost := v.Name.Defn
		// out parameters will be assigned to implicitly upon return.
		if outermost.Class() != PPARAMOUT && !outermost.Name.Addrtaken() && !outermost.Name.Assigned() && v.Type.Width <= 128 {
			v.Name.SetByval(true)
		} else {
			outermost.Name.SetAddrtaken(true)
			outer = nod(OADDR, outer, nil)
		}
		......
		outer = typecheck(outer, ctxExpr)
		clo.Func.Enter.Append(outer)
	}
	xfunc.Func.Cvars.Set(out)
	lineno = lno
}

該方法的代碼量很少，大致內(nèi)容就是，它會(huì)先獲取到閉包函數(shù)內(nèi)所有變量節(jié)點(diǎn)，然后對(duì)這些節(jié)點(diǎn)進(jìn)行遍歷。確定該閉包需要捕獲的變量之后再?zèng)]有被修改時(shí)，且該變量小于128字節(jié)，則會(huì)認(rèn)為他是值引用。后邊它會(huì)對(duì)外部引用的結(jié)點(diǎn)進(jìn)行類型檢查