go 的内存逃逸

在C/C++ 中,例如对于局部变量的分配是在栈上,在go语言中,这是不确定的,局部变量的内存分配也许发生在堆上。

package main

var a int
func foo() *int {
    a := 10
    return &a  // 在C++ 中,返回局部变量的指针是不安全的,但是在go中是安全的,因为发生了内存逃逸。
}

func main() {
    a := *foo()
}
内存逃逸影响

变量在堆上的分配和回收都比在栈上开销大的多,对于 go 这种带 GC 的语言来说,会增加 gc 压力,所以有时我们需要感知什么时候发生了内存逃逸,并对其适时优化。

如何发现内存逃逸?

go 中逃逸分析在编译阶段完成的,在 build 时添加 -gcflags="-m -l" 选项可以看内存逃逸情况。-m 会打印出逃逸分析的优化策略。-l禁止编译优化,这里主要是为了输出信息单一好看。

var a int

func foo() *int {
    a := 10
    return &a
}

func main() {
    a = *foo()
}
# go build -gcflags="-m -l"
  ./main.go:8:5: moved to heap: a
哪些情形会发生内存逃逸?
  • 返回局部变量指针或者闭包引用,因为变量的生命周期可能会超过函数周期,因此只能放入堆中。

    func Foo () func (){
      x := 5  // x发生逃逸,因为在Foo调用完成后,被闭包函数用到。
      return func () {
          x += 1
      }
    }
    
  • 变量绑定到了堆上的变量

  • 切片底层数据内存太大,逃逸到堆上

    // 8191不会逃逸
    s := make([]int, 8191, 8191)   
    
    // 8192会逃逸
    s := make([]int, 8192, 8192)
    
  • make 创建切片时,指定大小是非常量

    func foo(size int) {
        a := make([]int, size)
    }
    
  • 在 slice 或 map 中存储指针。比如 []*string,其后面的数组可能是在栈上分配的,但其引用的值还是在堆上。

  • 向 channel 发送指针数据,因为在编译时,不知道channel中的数据会被哪个 goroutine 接收,因此编译器没法知道变量什么时候才会被释放,因此只能放入堆中。

    package main
    func main() {
        ch := make(chan int, 1)
        x := 5
        ch <- x  // x不发生逃逸,因为只是复制的值
    
        ch1 := make(chan *int, 1)
        y := 5
        py := &y
        ch1 <- py  // y逃逸,因为y地址传入了chan中,编译时无法确定什么时候会被接收,所以也无法在函数返回后回收y
    }
    
  • 参数为interface类型,因为编译期间很难确定参数的具体类型

    package main
    
    import "fmt"
    
    func main() {
        fmt.Print("hello world")
    }
    

    编译查看输出:

    # go build -gcflags="-m -l"
      ./main.go:7:16: ... argument does not escape
      ./main.go:7:17: "hello world" escapes to heap
    
避免内存逃逸

参考
1、https://juejin.cn/post/6952177646050639902
2、https://mp.weixin.qq.com/s/_tjDnPcdBkUpjJ80f3cGTg

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