golang internals
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http://m.blog.csdn.net/blog/kai_ding/26041543
中文的go语言内部细节的资料几乎没有,所以自己研究了一下 声明：本文内容主要来自本人对源代码的研究,以及网上找到的一些资料的整理,不保证完全正确性 ------------------------------------------------------- 函数调用协议 go语言中使用的是非连续栈。原因是需要支持goroutine。 假设调用go func(1,2,3) ，func函数会在一个新的go线程中运行，显然新的goroutine不能和当前go线程用同一个栈，否则会相互覆盖。 所以对go关键字的调用协议与普通函数调用是不同的。不像常规的C语言调用是push参数后直接call func，上面代码汇编之后会是： 参数进栈 push func push 12 call runtime.newproc pop 12是参数占用的大小。在runtime.newproc中，会新建一个栈空间，将栈参数的12个字节拷贝到新栈空间并让栈指针指向参数。 这时的线程状态有点像当被调度器剥夺CPU后一样，pc,sp会被存到类型于类似于进程控制块的一个结构体struct G内。func被存放在了struct G的entry域，后面进行调度时调度器会让goroutine从func开始执行。 defer关键字调用过程类似于go，不同的是call的是runtime.deferproc 函数返回时，如果其中包含了defer语句，不是调用add xx SP,return 而是call runtime.deferreturn，add 48 sp，return 多值返回还没研究明白是怎么实现，如果没记错，C语言中返回值好像是放在eax的，这个估计要放栈里了。有待考证。 ----------------------------------------------------------------------- 编译过程分析 $GOROOT/src/cmd/gc目录，这里gc不是垃圾回收的意思，而是go compiler 6g/8g的源文件的主函数是在lex.c 从这个文件可以看到整个编译的流程。先是利用bison做了词法分析yyparse() 后面就是语法分析,注释中有第一步第二步...最后生成目标文件.8或.6,相当于c的.o go.y是bison的语法定义文件 事实上go在编译阶段也只是将所有的内容按语法分析的结果放入NodeList这个数据结构里，然后export写成一个*.8(比如i386的架构），这个.8的文件大概是这样子的： go object linux 386 go1 X:none $$ // exports $$ // local types $$ .... 可以自己做实验写个hello.go，运行go tool 8g hello.go 具体的文件格式，可以参考src/cmd/gc/obj.c里的dumpobj函数的实现 而如果我们在源文件里写一个import时，它实际上会将这个obj文件导入到当前的词法分析过程中来，比如 import xxx 它就是会把pkg/amd64-linux/xxx.a加载进来，接着解析这个obj文件 如果我们看go.y的语法分析定义，就会看到许多hidden和there命名的定义，比如import_there,hidden_import等等，这些其实就是从obj文件来的定义。 又比如我们可能会看到一些根本就不存在于源代码中的语法定义，但是它确实编译过了，这是因为在编译过程中源文件被根据需要插入一些其他的碎片进来，比如builtin的一些库或者自定义的一些lib库。 理解了这些，基本上就对go的编译过程有了一个了解，事实上go的编译过程做的事情也就是把它变成obj完事，至少我们目前没有看到更多的工作。接下来想要更深入的理解，就要再看xl的实现了，这部分是将obj变成可执行代码的过程，应该会比较有趣了。 --------------------------------------------------------------------------------------------- runtime中的调度器相关 $GOROOT/src/pkg/runtime目录很重要，值得好好研究，源代码可以从runtime.h开始读起。 goroutine实现的是自己的一套线程系统，语言级的支持，与pthread或系统级的线程无关。 一些重要的结构体定义在runtime.h中。两个重要的结构体是G和M 结构体G名字应该是goroutine的缩写，相当于操作系统中的进程控制块，在这里就是线程的控制结构，是对线程的抽象。 其中包括 goid //线程ID status//线程状态，如Gidle,Grunnable,Grunning,Gsyscall,Gwaiting,Gdead等 有个常驻的寄存器extern register G* g被使用，这个是当前线程的线程控制块指针。amd64中这个寄存器是使用R15，在x86中使用0(GS) 分段寄存器 结构体M名字应该是machine的缩写。是对机器的抽象，这里是可用的cpu核心。 proc.c中是实现的线程调度相关。 如果有自己写过操作系统的经验，看这个会比较过瘾 调度器调度的时机是某线程进入系统调用，或申请内存，或由于等待管道而堵塞等 ------------------------------------------------------------------------------------------ 系统的初始化 proc.c中有一段注释 // The bootstrap sequence is: 这个可以在$GOROOT/src/pkg/runtime/asm_386.S中看到。go编译生成的程序应该是从这个文件开始执行的。 // saved argc,argv // create a new goroutine to start program // start this M 还记得前面讲的go线程的调用协议么？先push参数，再push被调函数和参数字节数，接着调用runtime.newproc 所以这里其实就是新开个线程执行runtime.main runtime.newproc会把runtime.main放到就绪线程队列里面。 本线程继续执行runtime.mstart，m意思是machine。runtime.mstart会调用到schedule schedule函数绝不返回，它会根据当前线程队列中线程状态挑选一个来运行。 然后就调度到了runtime.main函数中来，runtime.main会调用用户的main函数，即main.main从此进入用户代码 总结一下函数调用流程就是 runtime.osinit --> runtime.schedinit --> runtime.newproc --> runtime.mstart --> schedule --> runtime.main --> main.main 这个可以写个helloworld了用gdb调试，一步一步的跟 ----------------------------------------------------------------------------------------------- interface的实现 假设我们把类型分为具体类型和接口类型。 具体类型例如type myint int32 或type mytype struct {...} 接口类型是例如type I interface {} 接口类型的值，在内存中的存放形式是两个域，一个指向真实数据(具体类型的数据)的指针，一个itab指针。 具体见$GOROOT/src/pkg/reflect/value.go 的type nonEmptyInterface struct {...} 定义 itab中包含了数据（具体类型的）的类型描述符信息和一个方法表 方法表就类似于C++中的对象的虚函数表，上面存的全是函数指针。 方法表是在接口值在初始化的时候动态生成的。具体的说： 对每个具体类型，都会生成一个类型描述结构，这个类型描述结构包含了这个类型的方法列表 对接口类型，同样也生成一个类型描述结构，这个类型描述结构包含了接口的方法列表 接口值被初始化的时候，利用具体类型的方法表来动态生成接口值的方法表。 比如说var i I = mytype的过程就是: 构造一个接口类型I的值，值的第一个域是一个指针，指向mytype数据的一个副本。注意是副本而不是mytype数据本身，因为如果不这样的话改变了mytype的值，i的值也被改变。 值的第二个域是指向一个动态构造出来的itab，itab的类型描述符域是存mytype的类型描述符，itab的方法表域是将mytype的类型描述符的方法表的对应函数指针拷贝过来。构造itab的代码在$ROOT/src/pkg/runtime/iface.c中的函数 static Itab* itab(InterfaceType *inter,Type *type,int32 canfail) 这里还有个小细节是类型描述符的方法表是按方法名排序过的，这样itab的动态构建过程更快一些，复杂度就是O(接口类型方法表长度+具体类型方法表长度) 可能有人有过疑问：编译器怎么知道某个类型是否实现了某个接口呢？这里正好解决了这个疑问： 在var i I = mytype 的过程中，如果发现mytype的类型描述符中的方法表跟接口I的类型描述符中的方法表对不上，这个初始化过程就会出错，提示说mytype没有实现接口中的某某方法。 再暴一个细节，所有的方法，在编译过程中都被转换成了函数 比如说 func (s *mytype) Get()会被变成func Get(s *mytype)。 接口值进行方法调用的时候，会找到itab中的方法表的某个函数指针，其第一个参数传的正是这个接口值的第一个域，即指向具体类型数据的指针。 在具体实现上面还有一些优化过程，比如接口值的真实数据指针那个域，如果真实数据大小是32位，就不用存指针了，直接存数据本身。再有就是对类接口类型interface{}，其itab中是不需要方法表的，所以这里不是itab而直接是一个指向真实数据的类型描述结构的指针。 收集的一些关于go internals的链接： http://code.google.com/p/try-catch-finally/wiki/GoInternals http://research.swtch.com/gopackage http://research.swtch.com/interfaces http://research.swtch.com/goabstract http://www.52php.cn/article/p-ewddjywc-to.html （编辑：李大同） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |