Golang 编译器代码浅析
  • 0. Golang 编译器代码浅析
  • 1. golang 编译器 - 前言
    • 1.1 编译器简介
    • 1.2 Golang 编译器
    • 1.3 Go 语言版本
    • 1.4 项目设置
    • 1.5 约定
    • 1.6 写作目的
  • 2. golang 编译器 - 词法分析
    • 2.1 简介
    • 2.2 代码结构
    • 2.3 处理字符
    • 2.4 扫描Token
    • 2.5 总结
  • 3.a 语法分析理论知识
    • 3A.1 语法分析简介
    • 3A.2 文法
    • 3A.3 语法解析
    • 3A.3.1 自顶向下(Top-Down)
    • 3A.3.2 自顶向下 - 递归下降
    • 3A.3.3 自顶向下 - LL(1)文法
    • 3A.3.4 自底向上(Bottom-Up)
    • 3A.3.5 自底向上 - LR(0)项集及SLR预测表
    • 3A.3.6 自底向上 - LR(1)、LALR
    • 3A.4 语法分析工具
    • 3A.5 总结
  • 3B. golang 编译器 - 语法分析
    • 3B.1 简介
    • 3B.2 代码结构
    • 3B.3 数据结构
    • 3B.4 构造语法树
    • 3B.5 Unit Test及AST可视化
  • 4. Golang 编译器 - 类型检查
    • 4.1 简介
    • 4.2 代码结构
    • 4.3 符号解析
    • 4.4.1 数据结构 - 作用域
    • 4.4.2 数据结构 - Package
    • 4.4.3 数据结构 - Object 对象
    • 4.4.4-1 类型数据结构 - 简介
    • 4.4.4-2 类型接口
    • 4.4.4-3 基础类型
    • 4.4.4-4 内置复合类型
    • 4.4.4-5 Struct 类型
    • 4.4.4-6 Interface 类型
    • 4.4.4-7 Named 类型
    • 4.4.4-8 Tuple 类型
    • 4.4.4-9 Sum 类型
    • 4.4.4-10 Function & Method 类型
    • 4.4.4-11 泛型类型
    • 4.4.4-12 类型的等价规则
    • 4.4.4-13 类型的比较规则
    • 4.4.4-14 总结
    • 4.4.5 类型检查器
    • 4.4.6 总结
    • 4.5.1 类型检查逻辑 - 包加载器
    • 4.5.2 类型检查逻辑 - 初始化
    • 4.5.2-1 全局作用域
    • 4.5.2-2 类型检查器
    • 4.5.3 类型检查逻辑 - 流程分析
    • 4.5.3-1.1 总体流程
    • 4.5.3-1.2 类型检查准备工作
    • 4.5.3-1.3 类型检查核心逻辑
    • 4.5.3-1.3a 总体介绍
    • 4.5.3-1.3b 类型表达式的类型检查
    • 4.5.3-1.3c 求值表达式的类型检查
    • 4.5.3-1.3d 类型兼容性检查
    • 4.5.3-1.3e 处理delayed队列
    • 4.5.3-1.4 构建初始化顺序
    • 4.5.3-1.5 总结
    • 4.5.3-2 特定问题分析
    • 4.5.3-2a 对象循环依赖检查
    • 4.5.3-2b 方法与属性查找
    • 4.5.3-2c Underlying Type
    • 4.6 如何测试
    • 4.7 总结
  • 5. Golang 编译器 - IR Tree
    • 5.1 简介
    • 5.2 代码结构
    • 5.3 数据结构
    • 5.4 处理逻辑
    • 5.5 编译日志
    • 5.6 Unit Test
    • 5.7 总结
  • 6. golang 编译器 - 初始化任务
    • 6.1 简介
    • 6.2 代码结构
    • 6.3 总体逻辑
    • 6.4 赋值语句
    • 6.5 编译日志
    • 6.6 Unit Test
    • 6.7 总结
  • 7. golang 编译器 - 清除无效代码
    • 7.1 简介
    • 7.2 处理逻辑
    • 7.3 Unit Test
  • 8. golang 编译器 - Inline
    • 8.1 简介
    • 8.2 Inline的问题
    • 8.3 代码结构
    • 8.4 处理逻辑
    • 8.4.1 遍历调用链
    • 8.4.2 内联判断
    • 8.4.3 内联操作
    • 8.4.4 编译日志
    • 8.4.5 Unit Test
    • 8.4.6 总结
  • 9. golang 编译器 - 逃逸分析
    • 9.1 什么是逃逸分析
    • 9.2 Go 的逃逸分析
    • 9.3 算法思路
    • 9.4 代码结构
    • 9.5 处理逻辑
    • 9.5.1总体逻辑
    • 9.5.2 数据结构
    • 9.5.3 构建数据流有向图
    • 9.5.4 逃逸分析
    • 9.6 编译日志
    • 9.7 Unit Test
    • 9.8 总结
  • 10. golang 编译器 - 函数编译及导出
    • 10.1 简介
    • 10.2 编译函数
    • 10.2.1 SSA
    • 10.2.2 ABI
    • 10.2.3 并发控制
    • 10.3 导出对象文件
    • 10.4 总结
  • 11. Golang 编译器 - 写在最后
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  1. 10. golang 编译器 - 函数编译及导出

10.2.1 SSA

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截止到, 编译器内部使用的是树状(Tree-like)结构来表示源代码,并在该结构上进行各种分析及优化操作,因为树状结构与源代码本身是同构的,可以很方便地进行遍历甚至修改源代码结构。但最终运行在目标机器上的程序是一条一条的机器指令构成的指令流,这种线性结构与树状结构大相径庭,因此在编译器后端采用了更加形态更加贴近目标程序的IR来表示源代码,这种结构叫着。

SSA是的一种变体,SSA要求代码中每个变量只能被赋值一次,并且任何变量在使用之前必须先申明。这是一种极简的代码形式,基于对变量的以上两点约束,编译器可以很安全地对代码进行各种操作及优化,例如如果一个变量被赋值后没有被使用,那么其赋值语句就是可以删掉的。

Go 的编译器后端也使用 SSA 来作为代码的中间表示,函数编译的过程便是先将函数对应的 IR Tree 节点欢转换为 SSA, 再将该 SSA 翻译成目标机器代码。

与之相关的代码主要包含在 cmd/compile/internal/ssagen 与 cmd/compile/internal/ssa 中,函数翻译的入口函数是 Compile(f \*ir.Func, worker int), 位于文件 cmd/compile/internal/ssagen/pgen.go 中,参数 f 是待编译的函数,而 worker 是编译器并发处理时的 worker ID.

我们可以通过两个环境变量来 dump 编译器生成的 SSA 结果:

  1. GOSSAFUNC: 指定需要 dump 的函数

  2. GOSSADIR: 指定结果文件的目录,默认为当前目录

我们来看一下如何使用,将如下代码保存至 main.go 中:

package main

type T struct {
    Name string
}

func (this *T) getName() string {
    if this == nil {
        return "<nil>"
    }
    return this.Name
}

func sum(i, j int) int {
    return i + j + 1
}

运行命令: GOSSAFUNC="sum" go build main.go:

dumped SSA to ./ssa.html

runtime.mainmain·f: function main is undeclared in the main package

该命令将函数 sum 的SSA结果写到了 ssa.html 文件中,可以通过浏览器打开查看。也可以在函数明后加一个加号: GOSSAFUNC="sum+" 同时将结果打印到命令行(stdout)。想要 dump 方法的 SSA 也类似,命令 GOSSAFUNC="(*T).getName" go build main.go 将会将方法 getName() 的SSA写入到 ssa.html 中。

逃逸分析
SSA(Static Single Assignment)
三地址代码(Three-address Code)