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[译] Go 1.7 中程序结构的解析

Go 1.7终于发布了，这个版本的一大特色是引入了一个新的基于SSA的编译器！ SSA是一个描述低层次的操作集合的方法，比如隐射到系统底层操作的加载和存储操作。而SSA的特殊之处在于它有无限数量的寄存器。它本身不是特别有趣，除了它启用了一类很容易理解的优化传值这一点以外，因为这个特性使得编译速度更快，编译出的二进制文件更小。Go的新版本发布说明实现正在成熟，并且开始利用llvm(wider world of compiler technology）中的技术和实践。

新的基于SSA后端除了带来的性能提升，还提供了一系列的新工具允许开发者与SSA机制交互。这个工具输出了SSA过程语句，优化传值，和Go特有的汇编。当使用go工具来反汇编时，可以通过设置GOSSAFUNC环境变量为函数名，比如：

$ GOSSAFUNC=main go build

这个调用会输出到终端，但是更有趣的输出是一个HTML格式的文件，名为 ssa.html ，输出到了当前目录。在浏览器打开该文件，你会看到类似这样的内容：

[译] Go 1.7 中程序结构的解析你所看到的是一个表格，这个表格的很多列在右侧，除了第一列和最后一列之外的列代表了通过前述的SSA表单的优化（我数过了，共37个单独的传值）。第一列是编译器的初始化，未优化的SSA输出，最后一列是Go特有的汇编，然后会被转换为机器码，生成最终的二进制文件或者共享库。

[译] Go 1.7 中程序结构的解析

虽然这对于新手可以令人生畏，但是SSA是相对简单的设计---每一行代表了赋给一个指令的结果的值（比如一个无限数量的寄存器）或者一个基本块的标签（语句集合，嗯，在花括号之间的源代码），或者基本块的退出，它会跳转到不同的基本块执行（比如if语句控制流或者从一个函数调用返回）。

比如：

v4 = Const64 <int> [42]

意思是赋值给64位的整形常量42给标签为V4的寄存器。

b5: ← b4 v15 = Copy <mem> v14 v16 = StaticCall <mem> {runtime.printnl} v15 Call v16 → b6

意思是b5是有两个语句的基本块的标签。它包含退出Call指令，使得程序执行到另外的一个基本块，b6，从函数中返回时产生了v16值。

像Const64、Copy和StatiCall这样的符号与汇编指令MOV和LEA类似。

有一个特殊的操作是Phi，或者“Phi code”。注意到一个Phi节点带有2个参数，也就是2个值。而且注意到一个带有Phi节点的基本块有2个基本块标签，靠近它自己的标签，这点和其他的基本块不同：

b3: ← b1 b2 v20 = Phi <int> v4 v6 ...

这是个有趣的构造，它和程序控制流相关。一个基本块是通过一个单一的entry和一个单一的退出点来定义，并且有一个可以按照顺序执行的语句集合（比如，没有分支逻辑）。SSA代表“单一的静态赋值”，意味着每个值被赋给一个，而且每次只有一个。但是如果你有一个变量的引用，依赖于if语句，可能有不同的值呢？Phi节点是解决这种明显冲突的一种方式。因为每个if语句的分钟可以定义为赋给唯一的值，所以一个Phi节点可以依赖于最终采用的哪个分支，把它们合并为一个最终的值。所以，你可以它想象在运行时基于一些条件会重新获取值。这也是为什么块在顶部有2个依赖，而不是一个的原因。

让我们写一个无聊的程序来激发更多的例子：

package main func main() { x := 5 if 1 < 0 { x = -42 } println(x) }

我们以最初的基本块b1开始：

b1: v1 = InitMem <mem> v2 = SP <uintptr> v3 = SB <uintptr> v4 = Const64 <int> [5] v5 = ConstBool <bool> [false] v6 = Const64 <int> [-42] v11 = OffPtr <*int64> [0] v2 If v5 → b2 b3

在一些程序初始化后，v4是给本地变量x设置为常量5的赋值语句。 Go在编译阶段就知道1<0肯定是false，所以它直接给v5赋值给false。v6是给x赋值-42，这发生在程序执行时。

最终，我们的基本块退出，If v5 → b2 b3。这个测试了v5的真实值，来决定是执行b2（如果为true）还是b3（如果为false）。这和下面的汇编块类似：

JNZ b2 b3: ... b2: ...

一个关于Go SSA HTML 界面的好事情是，你可以在SSA表单的任何符号上点击，它会高亮引用到该元素或者从该元素得到的相关代码。

[译] Go 1.7 中程序结构的解析

我们可以从不同的颜色看到控制流是如何走的。你可以直观地连接那些代码块，这些代码块可以执行、赋值、函数调用，和其他结果分支。

在Phi代码和它的依赖上点击，你可以看到值是来自于前面的控制流的哪个位置。

[译] Go 1.7 中程序结构的解析继续往下，在下面的基本块中函数调用输出了整型值的内容：

b4: ← b3 v9 = Copy <int> v20 v10 = Copy <int64> v9 v12 = Copy <mem> v8 v13 = Store <mem> [8] v11 v10 v12 v14 = StaticCall <mem> {runtime.printint} [8] v13 Call v14 → b5

StaticCall指令从Go 运行时调用了格式化整型的函数，然后在终端打印输出。一个有趣的事情是，注意前面的调用提前设置好了一些事情，也就是在那里产生了printint函数。如果你注意到，v11指回到了在b1设置的值，也就是v2的指针偏移量。而v2是在栈指针SP中设置的，SP在程序初始化的顶部。这样做很有意义，因为当调用需要指针的函数时，产生的汇编语言需要连接内存位置到地址。

还有更多的需要继续深究，包括特殊的优化传值，跟踪独立指令是如何走通到最终的汇编或者被消除。但是，希望这篇文章给你介绍了SSA以及在你的应用程序中的映射机制。

原文 https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5OTcxMzE0MQ==&mid=2653369746&idx=1&sn=c190bd4c3591db7152ebac3a84a59f20&scene=1&srcid=0820lKcAWPZNcachmb99dM9a&pass_ticket=XWpSJqoKagI1wW2OAUYcTR4JLcogoZTBtss/IpoOHKZPWhZvHawFYFy3HPh56uNA

正文到此结束