"b = &boy{}" vs "*b = boy{}" 谁不讲武德?golang 逃逸分析入门

原创
2020/12/19 20:22
阅读数 3.5K

背景

最近想要将 protobuf 变量和之前设计的数据对象整合起来,维护在内存中,以减少内存申请和 GC 的性能损耗。

feature or bug,gogoproto 解码疑惑

由于 gogoproto 在 unmarshal 时不保证输入和输出一致,作为结果的指针变量和输入的字节切片可能不一致(比如说,在 unmarshal slice 时没有 reset 操作)。我们需要对这个指针变量进行重置,pb 生成文件的 reset 实现方法如下。

func (m *Data) Reset() { *m = Data{} }

在看到 Data{} 时我陷入了疑惑,按我的理解,这一步是需要申请内存的。那么如此一来,我们在将某个 pb 变量抛入内存时不可避免的还是需要申请内存,这样本次的研发需求好像失去了意义。

我的第一反应是,这是 gogoproto 的问题,也许官方 go proto 不是这样的。可是重新生成后发现 reset 方法实现并没有什么区别。只不过官方 go proto 会在 unmarshal 时主动 reset

那么,难道一开始的方向就错了吗?啊头秃。

柳暗花明又一村

不死心的我开始看各种文档,包括 gogoproto 的各种插件,可惜并没有找到有用的内容。接着我又开始看官方 proto 文档。。。

这时我发现了一点蛛丝马迹。

在日常使用 protobuf 时,如果不复用旧的变量,我们一般会

  1. 声明指针变量,data := &pb.Data{}
  2. 解码,proto.Unmarshal(bytes, data)

显然,第一步是需要申请内存。而按照 go proto 的源码,unmarshal 时的 reset 操作又会申请一次内存,难道 Google 会允许这种性能损耗?

真的吗,我不信。

逃逸分析入门

想的太多,不如写个 benchmark 试一下。(小心 microbenchmark 的一些坑)

benchmark

package main

import (
	"testing"
)

type boy struct {
	name string
	age  int
}

var b1 = &boy{}
var b2 = &boy{}

func Benchmark_1(b *testing.B) {

	for i := 0; i < b.N; i++ {
		temp := &boy{}
		b1 = temp
	}
}

func Benchmark_2(b *testing.B) {

	for i := 0; i < b.N; i++ {
		temp := &boy{}
		*b1 = *temp
	}
}

func Benchmark_3(b *testing.B) {

	for i := 0; i < b.N; i++ {
		temp := &boy{}
		*b1 = *temp
		b2 = temp
	}
}

结果如下。

goos: linux
goarch: amd64
pkg: bible
Benchmark_1-4   	29142411	        42.2 ns/op	      32 B/op	       1 allocs/op
Benchmark_2-4   	1000000000	         0.711 ns/op	       0 B/op	       0 allocs/op
Benchmark_3-4   	28474614	        39.5 ns/op	      32 B/op	       1 allocs/op
PASS
ok  	bible	3.258s

结果是一目了然的,temp := &boy{} 确实没有重复申请内存。

编译报告

到此,只需要逐个分析就好。首先打开编译报告看一下。

go build -gcflags "-m -m"

var b1 = &boy{}
//go:noinline
func main() {
	temp := &boy{}
	// &boy literal escapes to heap:
	//   flow: temp = &{storage for &boy literal}:
	//     from &boy literal (spill) at ./main.go:12:10
	//     from temp := &boy literal (assign) at ./main.go:12:7
	//   flow: {heap} = temp:
	//     from b1 = temp (assign) at ./main.go:13:5
	// &boy literal escapes to heap
	b1 = temp
}

新创建的 &boy{} 被全局变量引用,于是逃逸到堆上,成为动态变量,无法被重复利用。

var b1 = &boy{}
//go:noinline
func main() {
	temp := &boy{}
	// &boy literal does not escape
	*b1 = *temp
}

*b1 = *temp 仅仅是赋值操作,新创建的 &boy{} 没有被引用,留在栈上,后续被重复利用。

汇编分析

感谢 @Dash 同学的支持~

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