​Golang 인터뷰 질문: 기억탈출에 대해 간단히 이야기해볼까요?

질문

골랑의 기억탈출에 대해 아시나요? 어떤 상황에서 메모리 탈출이 발생합니까?

답변

golang 프로그램 변수는 전체 수명 주기가 런타임에 완전히 알려져 있는지 여부를 증명하기 위해 일련의 검증 데이터를 전달합니다. 변수가 이러한 검사를 통과하면 스택에 할당될 수 있습니다. 그렇지 않으면 escape라고 하며 힙에 할당되어야 합니다. 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。

能引起变量逃逸到堆上的典型情况：

• 在方法内把局部变量指针返回 局部变量原本应该在栈中分配，在栈中回收。但是由于返回时被外部引用，因此其生命周期大于栈，则溢出。
• 发送指针或带有指针的值到 channel 中。 在编译时，是没有办法知道哪个 goroutine 会在 channel 上接收数据。所以编译器没法知道变量什么时候才会被释放。
• 在一个切片上存储指针或带指针的值。 一个典型的例子就是 []*string 。这会导致切片的内容逃逸。尽管其后面的数组可能是在栈上分配的，但其引用的值一定是在堆上。
• slice 的背后数组被重新分配了，因为 append 时可能会超出其容量( cap )。 slice 初始化的地方在编译时是可以知道的，它最开始会在栈上分配。如果切片背后的存储要基于运行时的数据进行扩充，就会在堆上分配。
• 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。

举例

• 通过一个例子加深理解，接下来尝试下怎么通过 go build -gcflags=-m 查看逃逸的情况。

package main
import "fmt"
type A struct {
    s string
}
// 这是上面提到的 "在方法内把局部变量指针返回" 的情况
func foo(s string) *A {
    a := new(A) 
    a.s = s
    return a //返回局部变量a,在C语言中妥妥野指针，但在go则ok，但a会逃逸到堆
}
func main() {
    a := foo("hello")
    b := a.s + " world"
    c := b + "!"
    fmt.Println(c)
}

执行go build -gcflags=-m main.go

go build -gcflags=-m main.go
# command-line-arguments
./main.go:7:6: can inline foo
./main.go:13:10: inlining call to foo
./main.go:16:13: inlining call to fmt.Println
/var/folders/45/qx9lfw2s2zzgvhzg3mtzkwzc0000gn/T/go-build409982591/b001/_gomod_.go:6:6: can inline init.0
./main.go:7:10: leaking param: s
./main.go:8:10: new(A) escapes to heap
./main.go:16:13: io.Writer(os.Stdout) escapes to heap
./main.go:16:13: c escapes to heap
./main.go:15:9: b + "!" escapes to heap
./main.go:13:10: main new(A) does not escape
./main.go:14:11: main a.s + " world" does not escape
./main.go:16:13: main []interface {} literal does not escape
<autogenerated>:1: os.(*File).close .this does not escape

• ./main.go:8:10: new(A) escapes to heap 说明 new(A) 逃逸了,符合上述提到的常见情况中的第一种。
• ./main.go:14:11: main a.s + " world" does not escape 说明 b 变量没有逃逸，因为它只在方法内存在，会在方法结束时被回收。
• ./main.go:15:9: b + "!" escapes to heap 说明 c 变量逃逸，通过fmt.Println(a ...interface{})
변수가 힙으로 이스케이프될 수 있는 일반적인 상황
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  메서드에서 지역 변수 포인터 반환 지역 변수는 원래 스택에 할당되고 스택에서 재활용되어야 합니다. 그러나 반환 시 외부에서 참조되기 때문에 스택보다 수명주기가 길어 오버플로됩니다.