Question

我目前正在研究Go中的一些性能敏感代码。有一点，我有一个特别严密的内环，连续做三件事：

获取数据指针。如果发生罕见错误，这些指针中的一个或多个可能是nil。
检查是否发生了此错误，并记录错误。
使用存储在指针中的数据。

下面显示的是一个具有相同结构的玩具程序（虽然指针实际上永远不会是零）。

package main

import (
    "math/rand"
    "fmt"
)

const BigScaryNumber = 1<<25

func DoWork() {
    sum := 0
    for i := 0; i < BigScaryNumber; i++ {
        // Generate pointers.
        n1, n2 := rand.Intn(20), rand.Intn(20)
        ptr1, ptr2 := &n1, &n2

        // Check if pointers are nil.
        if ptr1 == nil || ptr2 == nil {
            fmt.Printf("Pointers %v %v contain a nil.\n", ptr1, ptr2)
            break
        }

        // Do work with pointer contents.
        sum += *ptr1 + *ptr2
    }
}

func main() {
    DoWork()
}

当我在我的机器上运行时，我得到以下内容：

$ go build alloc.go && time ./alloc 

real    0m5.466s
user    0m5.458s
sys     0m0.015s

但是，如果我删除print语句，我会得到以下内容：

$ go build alloc_no_print.go && time ./alloc_no_print

real    0m4.070s
user    0m4.063s
sys     0m0.008s

由于从未实际调用print语句，因此我调查了print语句是否以某种方式导致指针在堆而不是堆栈上分配。在原始程序上使用-m标志运行编译器会给出：

$ go build -gcflags=-m alloc.go
# command-line-arguments
./alloc.go:14: moved to heap: n1
./alloc.go:15: &n1 escapes to heap
./alloc.go:14: moved to heap: n2
./alloc.go:15: &n2 escapes to heap
./alloc.go:19: DoWork ... argument does not escape

在打印无语句程序中执行此操作时

$ go build -gcflags=-m alloc_no_print.go
# command-line-arguments
./alloc_no_print.go:14: DoWork &n1 does not escape
./alloc_no_print.go:14: DoWork &n2 does not escape

确认即使是未使用的fmt.Printf()也会导致堆分配对性能产生非常实际的影响。我可以通过将fmt.Printf()替换为无变量函数来实现相同的行为，该函数不执行任何操作并将*int s作为参数而不是interface{} s：

func VarArgsError(ptrs ...*int) {
    panic("An error has occurred.")
}

我认为这种行为是因为Go在堆放入切片时会在堆上分配指针（尽管我不确定这是转义分析例程的实际行为，但我看不出它是如何安全的能够做到其他）。

这个问题有两个目的：首先，我想知道我对情况的分析是否正确，因为我真的不明白Go的逃逸分析是如何运作的。其次，我想要保持原始程序行为的建议，而不会导致不必要的分配。我最好的猜测是在将指针传递给print语句之前在指针周围包装一个Copy()函数：

fmt.Printf("Pointers %v %v contain a nil.", Copy(ptr1), Copy(ptr2))

其中Copy()定义为

func Copy(ptr *int) *int {
    if ptr == nil {
        return nil
    } else {
        n := *ptr
        return &n
    }
}

虽然这给了我与no print语句相同的性能，但它很奇怪，而不是我想要为每个变量类型重写然后包装所有我的错误记录代码

Answer 1

来自Go FAQ，

在当前的编译器中，如果变量的地址被采用，那么变量是堆上分配的候选者。但是，基本的转义分析可以识别某些情况，而这些变量则不会过了函数的返回，可以驻留在堆栈上。

当指针传递给函数时，我认为它失败了逃逸分析的第二部分。例如，该函数可以将指针分配给其包中的全局变量，该变量的寿命比当前堆栈长。我不认为当前的编译器会进行这种深度逃逸分析。

避免分配成本的一种方法是将分配移到循环之外，并将值重新分配给循环内的已分配内存。

func DoWork() {
    sum := 0
    n1, n2 := new(int), new(int)

    for i := 0; i < BigScaryNumber; i++ {
        *n1, *n2 = rand.Intn(20), rand.Intn(20)
        ptr1, ptr2 := n1, n2

        // Check if pointers are nil.
        if ptr1 == nil || ptr2 == nil {
            fmt.Printf("Pointers %v %v contain a nil.\n", n1, n2)
            break
        }

        // Do work with pointer contents.
        sum += *ptr1 + *ptr2
    }
}

变量函数在Go中导致不必要的堆分配

1 个答案: