浅谈有趣的 //go: 指令

前言

如果你平时有翻看源码的习惯，你肯定会发现。咦，怎么有的方法上面总是写着 //go: 这类指令呢。他们到底是干嘛用的？

今天我们一同揭开他们的面纱，我将简单给你介绍一下，它们都负责些什么

go:linkname

//go:linkname localname importpath.name

该指令指示编译器使用 importpath.name 作为源代码中声明为 localname 的变量或函数的目标文件符号名称。但是由于这个伪指令，可以破坏类型系统和包模块化。因此只有引用了 unsafe 包才可以使用

简单来讲，就是 importpath.name 是 localname 的符号别名，编译器实际上会调用 localname 。但前提是使用了 unsafe包才能使用

案例

time/time.go

...
func now() (sec int64, nsec int32, mono int64)

runtime/timestub.go

import _ "unsafe" // for go:linkname

//go:linkname time_now time.now
func time_now() (sec int64, nsec int32, mono int64) {
	sec, nsec = walltime()
	return sec, nsec, nanotime() - startNano
}

在这个案例中可以看到 time.now，它并没有具体的实现。如果你初看可能会懵逼。这时候建议你全局搜索一下源码，你就会发现其实现在 runtime.time_now 中

配合先前的用法解释，可得知在 runtime 包中，我们声明了 time_now 方法是 time.now 的符号别名。并且在文件头引入了 unsafe 达成前提条件

go:noescape

//go:noescape

该指令指定下一个有声明但没有主体（意味着实现有可能不是 Go）的函数，不允许编译器对其做逃逸分析

一般情况下，该指令用于内存分配优化。因为编译器默认会进行逃逸分析，会通过规则判定一个变量是分配到堆上还是栈上。但凡事有意外，一些函数虽然逃逸分析其是存放到堆上。但是对于我们来说，它是特别的。我们就可以使用 go:noescape 指令强制要求编译器将其分配到函数栈上

案例

// memmove copies n bytes from "from" to "to".
// in memmove_*.s
//go:noescape
func memmove(to, from unsafe.Pointer, n uintptr)

我们观察一下这个案例，它满足了该指令的常见特性。如下：

• memmove_*.s：只有声明，没有主体。其主体是由底层汇编实现的
• memmove：函数功能，在栈上处理性能会更好

go:nosplit

//go:nosplit

该指令指定文件中声明的下一个函数不得包含堆栈溢出检查。简单来讲，就是这个函数跳过堆栈溢出的检查

案例

//go:nosplit
func key32(p *uintptr) *uint32 {
	return (*uint32)(unsafe.Pointer(p))
}

go:nowritebarrierrec

//go:nowritebarrierrec

该指令表示编译器遇到写屏障时就会产生一个错误，并且允许递归。也就是这个函数调用的其他函数如果有写屏障也会报错。简单来讲，就是针对写屏障的处理，防止其死循环

案例

//go:nowritebarrierrec
func gcFlushBgCredit(scanWork int64) {
    ...
}

go:yeswritebarrierrec

//go:yeswritebarrierrec

该指令与 go:nowritebarrierrec 相对，在标注 go:nowritebarrierrec 指令的函数上，遇到写屏障会产生错误。而当编译器遇到 go:yeswritebarrierrec 指令时将会停止

案例

//go:yeswritebarrierrec
func gchelper() {
	...
}

go:noinline

该指令表示该函数禁止进行内联

案例

//go:noinline
func unexportedPanicForTesting(b []byte, i int) byte {
	return b[i]
}

我们观察一下这个案例，是直接通过索引取值，逻辑比较简单。如果不加上 go:noinline 的话，就会出现编译器对其进行内联优化

显然，内联有好有坏。该指令就是提供这一特殊处理

go:norace

//go:norace

该指令表示禁止进行竞态检测。而另外一种常见的形式就是在启动时执行 go run -race，能够检测应用程序中是否存在双向的数据竞争。非常有用

案例

//go:norace
func forkAndExecInChild(argv0 *byte, argv, envv []*byte, chroot, dir *byte, attr *ProcAttr, sys *SysProcAttr, pipe int) (pid int, err Errno) {
    ...
}

go:notinheap

//go:notinheap

该指令常用于类型声明，它表示这个类型不允许从 GC 堆上进行申请内存。在运行时中常用其来做较低层次的内部结构，避免调度器和内存分配中的写屏障。能够提高性能

案例

// notInHeap is off-heap memory allocated by a lower-level allocator
// like sysAlloc or persistentAlloc.
//
// In general, it's better to use real types marked as go:notinheap,
// but this serves as a generic type for situations where that isn't
// possible (like in the allocators).
//
//go:notinheap
type notInHeap struct{}

总结

在本文我们简单介绍了一些常见的指令集，我建议仅供了解。一般我们是用不到的，因为你的瓶颈可能更多的在自身应用上

但是了解这一些，对你了解底层源码和运行机制会更有帮助。如果想再深入些，可阅读我给出的参考链接 ：）

参考

• HACKING
• Command compile