浅谈Golang逃逸分析

什么是内存逃逸

通常情况下，函数里的局部变量 会被分配到栈内存空间上，当函数执行结束，这些局部变量所占用的内存会被自动释放。然而，若变量的生命周期超出了函数的作用范围，编译器会将该变量分配到堆内存上，这种现象就叫做内存逃逸。

什么情况下会发生内存逃逸

逃逸分析是一种静态代码分析技术，Go 编译器在编译时会对代码进行数据流和控制流分析，以确定变量的生命周期和作用域，其核心目标是判断变量是否会在函数外部被引用，如果会，则该变量需要被分配到堆上，发生内存逃逸；如果不会，则可以安全地分配到栈上。

Golang程序变量会携带有一组校验数据，用来证明它的整个生命周期和作用域是否在运行时完全可知。如果变量通过了这些校验，它就可以在栈上分配。否则就说它 逃逸 了，必须在堆上分配。

可以使用该命令辅助分析，go build -gcflags="-m -l" ***.go

典型的会引起内存逃逸的情况：

函数将局部变量的指针返回：局部变量原本应该在栈中分配，在栈中回收。因为函数执行结束后，栈上的局部变量会被销毁，如果返回其指针，外部代码就无法正常访问该变量，所以编译器会将其分配到堆上。

go 复制代码

func test() *int {
    num := 10
    return &num
}

func main() {
    fmt.Println(test())
}

发送指针变量或包含指针的值到channel中：像结构体、切片、映射等数据类型，若其内部包含指针类型的字段；或者直接将一个变量的指针发送到channel中，在编译时，没有办法知道哪个 goroutine 会接收该数据。无法保证接收方在函数结束后还会不会通过该指针访问变量，所以编译器会把变量分配到堆上。

go 复制代码

func test2(ch chan *int) {
    a := 1
    ch <- &a
}

func main() {
    ch := make(chan *int)
    go test2(ch)
    <-ch
}

3. 切片发生扩容，并且作为返回值或闭包使用 ：其实就算不发生扩容，把一个切片作为函数返回值，或者闭包使用，也会发生逃逸，只不过强调扩容是因为会使切片的内存管理更加复杂，内存逃逸的现象更加明显，对程序的性能和内存使用可能产生更大的影响，需要开发者更加关注和谨慎处理。

在一个切片上存储指针或带指针的值。

go 复制代码

func main() {
    s := make([]*string, 0)
    c := "A"
    s = append(s, &c)

    o := Order{
       OrderID:   123,
       OrderInfo: &OrderInfo{},
    }
    orders := make([]Order, 0)
    orders = append(orders, o)
}

变量被 interface{} 类型引用 ：如果将一个变量赋值给 interface{} 类型的变量，该变量可能会发生内存逃逸。因为 interface{} 类型可以存储任意类型的值，编译器无法确定其具体大小和生命周期，为了安全起见，会将其分配到堆上。
在 interface 类型上调用方法：在 interface 类型上调用方法都是动态调度的 ------ 方法的真正实现只能在运行时知道。想像一个 io.Reader 类型的变量 r , 调用 r.Read(b) 会使得 r 的值和切片b 的背后存储都逃逸掉，所以会在堆上分配。

如何避免内存逃逸

除了注意上面几种编码方式，尽量避免发生内存逃逸。

在runtime/stubs.go:133有个函数叫noescape。noescape可以在逃逸分析中隐藏一个指针 。让这个指针在逃逸分析中不会被检测为逃逸。不过要注意，这个函数只是欺骗了逃逸分析器，实际上指针的引用关系依然存在。

go 复制代码

func test() *int {
    num := 10
    return &num
}

func testNotEscape() *int {
    num := 10
    // 使用 noescape 隐藏指针的引用关系
    ptr := (*int)(noescape(unsafe.Pointer(&num)))
    return ptr
}

func noescape(numPtr unsafe.Pointer) unsafe.Pointer {
    x := uintptr(numPtr)
    return unsafe.Pointer(x ^ 0)
}

func main() {
    test()
    testNotEscape()
}