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Go語(yǔ)言變量的作用域
2021-10-22
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每一個(gè)變量（常量、類(lèi)型或函數(shù)）在程序中都有一定的作用范圍。稱(chēng)之為作用域。
Go語(yǔ)言在編譯時(shí)會(huì)檢查每一個(gè)變量是否使用過(guò)，未使用過(guò)的變量就會(huì)編譯錯(cuò)誤。
根據(jù)變量定義位置的不同，可以分為以下三個(gè)類(lèi)型：
在函數(shù)體內(nèi)被聲明的變量稱(chēng)之為局部變量，作用在函數(shù)體內(nèi)，函數(shù)的參數(shù)和返回值變量都屬于局部變量。局部變量不會(huì)一直存在，在函數(shù)被調(diào)用時(shí)存在，函數(shù)調(diào)用結(jié)束后變量就會(huì)被銷(xiāo)毀，即生命周期。
例子：其中a、b均為局部變量，只會(huì)在main函數(shù)內(nèi)有效
在函數(shù)體外被聲明的變量稱(chēng)之為全局變量，作用于所有源文件。不包含這個(gè)全局變量的源文件需要使用"import"關(guān)鍵字引入全局變量所在的源文件之后才能使用這個(gè)全局變量。
全局變量聲明必須以 var 關(guān)鍵字開(kāi)頭，如果想要在外部包中使用全局變量的首字母必須大寫(xiě)。
例如：global為全局在main2和main函數(shù)中都能使用
函數(shù)名后面的小括號(hào)里定義的變量, 用于接受來(lái)自調(diào)用函數(shù)的參數(shù)。用于接收調(diào)用該函數(shù)時(shí)傳入的參數(shù)。
例如：下面的例子中，第十七行a、b為sum函數(shù)定義的形參，用于傳入main函數(shù)中的AF、BF
Go 語(yǔ)言?xún)?nèi)存管理（三）：逃逸分析
Go 語(yǔ)言較之 C 語(yǔ)言一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)就是自帶 GC 功能，可 GC 并不是沒(méi)有代價(jià)的。寫(xiě) C 語(yǔ)言的時(shí)候，在一個(gè)函數(shù)內(nèi)聲明的變量，在函數(shù)退出后會(huì)自動(dòng)釋放掉，因?yàn)檫@些變量分配在棧上。如果你期望變量的數(shù)據(jù)可以在函數(shù)退出后仍然能被訪問(wèn)，就需要調(diào)用 malloc 方法在堆上申請(qǐng)內(nèi)存，如果程序不再需要這塊內(nèi)存了，再調(diào)用 free 方法釋放掉。Go 語(yǔ)言不需要你主動(dòng)調(diào)用 malloc 來(lái)分配堆空間，編譯器會(huì)自動(dòng)分析，找出需要 malloc 的變量，使用堆內(nèi)存。編譯器的這個(gè)分析過(guò)程就叫做逃逸分析。
所以你在一個(gè)函數(shù)中通過(guò) dict := make(map[string]int) 創(chuàng)建一個(gè) map 變量，其背后的數(shù)據(jù)是放在?？臻g上還是堆空間上，是不一定的。這要看編譯器分析的結(jié)果。
可逃逸分析并不是百分百準(zhǔn)確的，它有缺陷。有的時(shí)候你會(huì)發(fā)現(xiàn)有些變量其實(shí)在?？臻g上分配完全沒(méi)問(wèn)題的，但編譯后程序還是把這些數(shù)據(jù)放在了堆上。如果你了解 Go 語(yǔ)言編譯器逃逸分析的機(jī)制，在寫(xiě)代碼的時(shí)候就可以有意識(shí)地繞開(kāi)這些缺陷，使你的程序更高效。
Go 語(yǔ)言雖然在內(nèi)存管理方面降低了編程門(mén)檻，即使你不了解堆棧也能正常開(kāi)發(fā)，但如果你要在性能上較真的話，還是要掌握這些基礎(chǔ)知識(shí)。
這里不對(duì)堆內(nèi)存和棧內(nèi)存的區(qū)別做太多闡述。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是， 棧分配廉價(jià)，堆分配昂貴。 棧空間會(huì)隨著一個(gè)函數(shù)的結(jié)束自動(dòng)釋放，堆空間需要時(shí)間 GC 模塊不斷地跟蹤掃描回收。如果對(duì)這兩個(gè)概念有些迷糊，建議閱讀下面 2 個(gè)文章：
這里舉一個(gè)小例子，來(lái)對(duì)比下堆棧的差別：
stack 函數(shù)中的變量 i 在函數(shù)退出會(huì)自動(dòng)釋放；而 heap 函數(shù)返回的是對(duì)變量 i 的引用，也就是說(shuō) heap() 退出后，表示變量 i 還要能被訪問(wèn)，它會(huì)自動(dòng)被分配到堆空間上。
他們編譯出來(lái)的代碼如下：
邏輯的復(fù)雜度不言而喻，從上面的匯編中可看到， heap() 函數(shù)調(diào)用了 runtime.newobject() 方法，它會(huì)調(diào)用 mallocgc 方法從 mcache 上申請(qǐng)內(nèi)存，申請(qǐng)的內(nèi)部邏輯前面文章已經(jīng)講述過(guò)。堆內(nèi)存分配不僅分配上邏輯比棧空間分配復(fù)雜，它最致命的是會(huì)帶來(lái)很大的管理成本，Go 語(yǔ)言要消耗很多的計(jì)算資源對(duì)其進(jìn)行標(biāo)記回收（也就是 GC 成本）。
Go 編輯器會(huì)自動(dòng)幫我們找出需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配的變量，它是在編譯時(shí)追蹤一個(gè)變量的生命周期，如果能確認(rèn)一個(gè)數(shù)據(jù)只在函數(shù)空間內(nèi)訪問(wèn)，不會(huì)被外部使用，則使用?？臻g，否則就要使用堆空間。
我們?cè)? go build 編譯代碼時(shí)，可使用 -gcflags '-m' 參數(shù)來(lái)查看逃逸分析日志。
以上面的兩個(gè)函數(shù)為例，編譯的日志輸出是：
日志中的 i escapes to heap 表示該變量數(shù)據(jù)逃逸到了堆上。
需要使用堆空間，所以逃逸，這沒(méi)什么可爭(zhēng)議的。但編譯器有時(shí)會(huì)將 不需要 使用堆空間的變量，也逃逸掉。這里是容易出現(xiàn)性能問(wèn)題的大坑。網(wǎng)上有很多相關(guān)文章，列舉了一些導(dǎo)致逃逸情況，其實(shí)總結(jié)起來(lái)就一句話：
多級(jí)間接賦值容易導(dǎo)致逃逸 。
這里的多級(jí)間接指的是，對(duì)某個(gè)引用類(lèi)對(duì)象中的引用類(lèi)成員進(jìn)行賦值。Go 語(yǔ)言中的引用類(lèi)數(shù)據(jù)類(lèi)型有 func , interface , slice , map , chan , *Type(指針) 。
記住公式 Data.Field = Value ，如果 Data , Field 都是引用類(lèi)的數(shù)據(jù)類(lèi)型，則會(huì)導(dǎo)致 Value 逃逸。這里的等號(hào) = 不單單只賦值，也表示參數(shù)傳遞。
根據(jù)公式，我們假設(shè)一個(gè)變量 data 是以下幾種類(lèi)型，相應(yīng)的可以得出結(jié)論：
下面給出一些實(shí)際的例子：
如果變量值是一個(gè)函數(shù)，函數(shù)的參數(shù)又是引用類(lèi)型，則傳遞給它的參數(shù)都會(huì)逃逸。
上例中 te 的類(lèi)型是 func(*int) ，屬于引用類(lèi)型，參數(shù) *int 也是引用類(lèi)型，則調(diào)用 te(j) 形成了為 te 的參數(shù)(成員) *int 賦值的現(xiàn)象，即 te.i = j 會(huì)導(dǎo)致逃逸。代碼中其他幾種調(diào)用都沒(méi)有形成 多級(jí)間接賦值 情況。
同理，如果函數(shù)的參數(shù)類(lèi)型是 slice , map 或 interface{} 都會(huì)導(dǎo)致參數(shù)逃逸。
匿名函數(shù)的調(diào)用也是一樣的，它本質(zhì)上也是一個(gè)函數(shù)變量。有興趣的可以自己測(cè)試一下。
只要使用了 Interface 類(lèi)型(不是 interafce{} )，那么賦值給它的變量一定會(huì)逃逸。因?yàn)? interfaceVariable.Method() 先是間接的定位到它的實(shí)際值，再調(diào)用實(shí)際值的同名方法，執(zhí)行時(shí)實(shí)際值作為參數(shù)傳遞給方法。相當(dāng)于 interfaceVariable.Method.this = realValue
向 channel 中發(fā)送數(shù)據(jù)，本質(zhì)上就是為 channel 內(nèi)部的成員賦值，就像給一個(gè) slice 中的某一項(xiàng)賦值一樣。所以 chan *Type , chan map[Type]Type , chan []Type , chan interface{} 類(lèi)型都會(huì)導(dǎo)致發(fā)送到 channel 中的數(shù)據(jù)逃逸。
這本來(lái)也是情理之中的，發(fā)送給 channel 的數(shù)據(jù)是要與其他函數(shù)分享的，為了保證發(fā)送過(guò)去的指針依然可用，只能使用堆分配。
可變參數(shù)如 func(arg ...string) 實(shí)際與 func(arg []string) 是一樣的，會(huì)增加一層訪問(wèn)路徑。這也是 fmt.Sprintf 總是會(huì)使參數(shù)逃逸的原因。
例子非常多，這里不能一一列舉，我們只需要記住分析方法就好，即，2 級(jí)或更多級(jí)的訪問(wèn)賦值會(huì) 容易 導(dǎo)致數(shù)據(jù)逃逸。這里加上 容易 二字是因?yàn)殡S著語(yǔ)言的發(fā)展，相信這些問(wèn)題會(huì)被慢慢解決，但現(xiàn)階段，這個(gè)可以作為我們分析逃逸現(xiàn)象的依據(jù)。
下面代碼中包含 2 種很常規(guī)的寫(xiě)法，但他們卻有著很大的性能差距，建議自己想下為什么。
Benchmark 和 pprof 給出的結(jié)果:
熟悉堆棧概念可以讓我們更容易看透 Go 程序的性能問(wèn)題，并進(jìn)行優(yōu)化。
多級(jí)間接賦值會(huì)導(dǎo)致 Go 編譯器出現(xiàn)不必要的逃逸，在一些情況下可能我們只需要修改一下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就會(huì)使性能有大幅提升。這也是很多人不推薦在 Go 中使用指針的原因，因?yàn)樗鼤?huì)增加一級(jí)訪問(wèn)路徑，而 map , slice , interface{} 等類(lèi)型是不可避免要用到的，為了減少不必要的逃逸，只能拿指針開(kāi)刀了。
大多數(shù)情況下，性能優(yōu)化都會(huì)為程序帶來(lái)一定的復(fù)雜度。建議實(shí)際項(xiàng)目中還是怎么方便怎么寫(xiě)，功能完成后通過(guò)性能分析找到瓶頸所在，再對(duì)局部進(jìn)行優(yōu)化。
什么是逃逸分析？
在C語(yǔ)言中，可以使用malloc和free手動(dòng)在堆上分配和回收內(nèi)存。Go語(yǔ)言中，堆內(nèi)存是通過(guò)垃圾回收機(jī)制自動(dòng)管理的，無(wú)需開(kāi)發(fā)者指定。那么，Go編譯器怎么知道某個(gè)變量需要分配在棧上，還是堆上呢？編譯器決定內(nèi)存分配位置的方式，就稱(chēng)之為逃逸分析(escape analysis)。逃逸分析由編譯器完成，作用于編譯階段。
Go切片數(shù)組深度解析
Go 中的分片數(shù)組，實(shí)際上有點(diǎn)類(lèi)似于Java中的ArrayList,是一個(gè)可以擴(kuò)展的數(shù)組，但是Go中的切片由比較靈活，它和數(shù)組很像，也是基于數(shù)組，所以在了解Go切片前我們先了解下數(shù)組。
數(shù)組簡(jiǎn)單描述就由相同類(lèi)型元素組成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu), 在創(chuàng)建初期就確定了長(zhǎng)度，是不可變的。
但是Go的數(shù)組類(lèi)型又和C與Java的數(shù)組類(lèi)型不一樣， NewArray 用于創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組，從源碼中可以看出最后返回的是 Array{}的指針，并不是第一個(gè)元素的指針，在Go中數(shù)組屬于值類(lèi)型，在進(jìn)行傳遞時(shí)，采取的是值傳遞，通過(guò)拷貝整個(gè)數(shù)組。Go語(yǔ)言的數(shù)組是一種有序的struct。
Go 語(yǔ)言的數(shù)組有兩種不同的創(chuàng)建方式，一種是顯示的初始化，一種是隱式的初始化。
注意一定是使用 [...]T 進(jìn)行創(chuàng)建，使用三個(gè)點(diǎn)的隱式創(chuàng)建，編譯器會(huì)對(duì)數(shù)組的大小進(jìn)行推導(dǎo)，只是Go提供的一種語(yǔ)法糖。
其次，Go中數(shù)組的類(lèi)型，是由數(shù)值類(lèi)型和長(zhǎng)度兩個(gè)一起確定的。[2]int 和 [3]int 不是同一個(gè)類(lèi)型，不能進(jìn)行傳參和比較，把數(shù)組理解為類(lèi)型和長(zhǎng)度兩個(gè)屬性的結(jié)構(gòu)體，其實(shí)就一目了然了。
Go中的數(shù)組屬于值類(lèi)型，通常應(yīng)該存儲(chǔ)于棧中，局部變量依然會(huì)根據(jù)逃逸分析確定存儲(chǔ)棧還是堆中。
編譯器對(duì)數(shù)組函數(shù)中做兩種不同的優(yōu)化：
在靜態(tài)區(qū)完成賦值后復(fù)制到棧中。
總結(jié)起來(lái)，在不考慮逃逸分析的情況下，如果數(shù)組中元素的個(gè)數(shù)小于或者等于 4 個(gè)，那么所有的變量會(huì)直接在棧上初始化，如果數(shù)組元素大于 4 個(gè)，變量就會(huì)在靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)初始化然后拷貝到棧上。
由于數(shù)組是值類(lèi)型，那么賦值和函數(shù)傳參操作都會(huì)復(fù)制整個(gè)數(shù)組數(shù)據(jù)。
不管是賦值或函數(shù)傳參，地址都不一致，發(fā)生了拷貝。如果數(shù)組的數(shù)據(jù)較大，則會(huì)消耗掉大量?jī)?nèi)存。那么為了減少拷貝我們可以主動(dòng)的傳遞指針呀。
地址是一樣的，不過(guò)傳指針會(huì)有一個(gè)弊端，從打印結(jié)果可以看到，指針地址都是同一個(gè)，萬(wàn)一原數(shù)組的指針指向更改了，那么函數(shù)里面的指針指向都會(huì)跟著更改。
同樣的我們將數(shù)組轉(zhuǎn)換為切片，通過(guò)傳遞切片，地址是不一樣的，數(shù)組值相同。
切片是引用傳遞，所以它們不需要使用額外的內(nèi)存并且比使用數(shù)組更有效率。
所以，切片屬于引用類(lèi)型。
通過(guò)這種方式可以將數(shù)組轉(zhuǎn)換為切片。
中間不加三個(gè)點(diǎn)就是切片,使用這種方式創(chuàng)建切片，實(shí)際上是先創(chuàng)建數(shù)組，然后再通過(guò)第一種方式創(chuàng)建。
使用make創(chuàng)建切片，就不光編譯期了，make創(chuàng)建切片會(huì)涉及到運(yùn)行期。1. 切片的大小和容量是否足夠小；
切片是否發(fā)生了逃逸，最終在堆上初始化。如果切片小的話會(huì)先在?；蜢o態(tài)區(qū)進(jìn)行創(chuàng)建。
切片有一個(gè)數(shù)組的指針，len是指切片的長(zhǎng)度, cap指的是切片的容量。
cap是在初始化切片是生成的容量。
發(fā)現(xiàn)切片的結(jié)構(gòu)體是數(shù)組的地址指針array unsafe.Pointer，而Go中數(shù)組的地址代表數(shù)組結(jié)構(gòu)體的地址。
slice 中得到一塊內(nèi)存地址，array[0]或者unsafe.Pointer(array[0])。
也可以通過(guò)地址構(gòu)造切片
nil切片：指的unsafe.Pointer 為nil
空切片：
創(chuàng)建的指針不為空，len和cap為空
當(dāng)一個(gè)切片的容量滿(mǎn)了，就需要擴(kuò)容了。怎么擴(kuò)，策略是什么？
如果原來(lái)數(shù)組切片的容量已經(jīng)達(dá)到了最大值，再想擴(kuò)容， Go 默認(rèn)會(huì)先開(kāi)一片內(nèi)存區(qū)域，把原來(lái)的值拷貝過(guò)來(lái)，然后再執(zhí)行 append() 操作。這種情況對(duì)現(xiàn)數(shù)組的地址和原數(shù)組地址不相同。
從上面結(jié)果我們可以看到，如果用 range 的方式去遍歷一個(gè)切片，拿到的 Value 其實(shí)是切片里面的值拷貝,即淺拷貝。所以每次打印 Value 的地址都不變。
由于 Value 是值拷貝的，并非引用傳遞，所以直接改 Value 是達(dá)不到更改原切片值的目的的，需要通過(guò) slice[index] 獲取真實(shí)的地址。
Go語(yǔ)言基礎(chǔ)語(yǔ)法（一）
本文介紹一些Go語(yǔ)言的基礎(chǔ)語(yǔ)法。
先來(lái)看一個(gè)簡(jiǎn)單的go語(yǔ)言代碼：
go語(yǔ)言的注釋方法：
代碼執(zhí)行結(jié)果：
下面來(lái)進(jìn)一步介紹go的基礎(chǔ)語(yǔ)法。
go語(yǔ)言中格式化輸出可以使用 fmt 和 log 這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，
常用方法：
示例代碼：
執(zhí)行結(jié)果：
更多格式化方法可以訪問(wèn)中的fmt包。
log包實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的日志服務(wù)，也提供了一些格式化輸出的方法。
執(zhí)行結(jié)果：
下面來(lái)介紹一下go的數(shù)據(jù)類(lèi)型
下表列出了go語(yǔ)言的數(shù)據(jù)類(lèi)型：
int、float、bool、string、數(shù)組和struct屬于值類(lèi)型，這些類(lèi)型的變量直接指向存在內(nèi)存中的值；slice、map、chan、pointer等是引用類(lèi)型，存儲(chǔ)的是一個(gè)地址，這個(gè)地址存儲(chǔ)最終的值。
常量是在程序編譯時(shí)就確定下來(lái)的值，程序運(yùn)行時(shí)無(wú)法改變。
執(zhí)行結(jié)果：
執(zhí)行結(jié)果：
Go 語(yǔ)言的運(yùn)算符主要包括算術(shù)運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符、位運(yùn)算符、賦值運(yùn)算符以及指針相關(guān)運(yùn)算符。
算術(shù)運(yùn)算符：
關(guān)系運(yùn)算符：
邏輯運(yùn)算符：
位運(yùn)算符：
賦值運(yùn)算符：
指針相關(guān)運(yùn)算符：
下面介紹一下go語(yǔ)言中的if語(yǔ)句和switch語(yǔ)句。另外還有一種控制語(yǔ)句叫select語(yǔ)句，通常與通道聯(lián)用，這里不做介紹。
if語(yǔ)法格式如下：
if ... else ：
else if：
示例代碼：
語(yǔ)法格式：
另外，添加 fallthrough 會(huì)強(qiáng)制執(zhí)行后面的 case 語(yǔ)句，不管下一條case語(yǔ)句是否為true。
示例代碼：
執(zhí)行結(jié)果：
下面介紹幾種循環(huán)語(yǔ)句：
執(zhí)行結(jié)果：
執(zhí)行結(jié)果：
也可以通過(guò)標(biāo)記退出循環(huán)：
--THE END--
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