細談Go變量的內存分佈

咱們程序中的變量大多被分配在內存的兩個區域：statck和heap。

stack和heap

首先讓咱們一塊兒來回顧一下進程的內存分配： 咱們寫的程序代碼跑起來後，會是一個進程；OS會給咱們的進程分配內存；內存結構大體以下：

OS給一個進程分配的內存空間大體能夠分爲：代碼區、全局數據區、棧(stack)、堆(heap)、環境變量區域以及中間空白的緩衝區六個部分。其中，數據的增加路徑除棧(stack)是由高到低以外，其他的均是由低到高(可看圖中數據箭頭)。

咱們思考一下，爲何棧(stack)區這麼特殊和其餘區域路徑相反？還有，進程內存中stack和heap和數據結構中的stack和heap名字都相同，是有什麼聯繫嗎？請帶着問題往下看：

進程內存中的stack和heap

stack : 是由程序側經過系統調用向操做系統申請的，由操做系統管理和釋放，不須要程序員手動管理；通常用於存放線程和函數中產生的臨時變量。這塊區域的數據使用速度較快，不用手動管理，省心省力。

heap：是由程序側經過系統調用向操做系統申請的，可是須要程序員自行管理的內存區域，由於此區域的定位是global variable，用於存放全局的變量(雖然不少編程語言中不這麼利用)； 程序員須要手動或者經過GC及時free或者delete此內存區域中的數據，可是也要注意：若是頻繁的進行刪除和添加，會致使內存碎片。

數據結構stack和heap

咱們再來看看數據結構中的stack和heap；

stack

後進先出LIFO的數據結構。

Heap

堆的定義：

• 徹底二叉樹
• 每個節點的值都必須大於等於（或小於等於）其子樹中每一個節點的值

根節點是最大數的叫作「大頂堆」，根節點是最小數的叫作「小頂堆」。

堆heap這種數據結構常常利用在「如何快速定位並獲取到Top N最熱門的xxx」，一般的作法以下圖：

內存中的"stack和heap"與數據結構中的"stack和heap"的聯繫

一句話總結：進程內存中的棧區(stack)使用的數據結構就是stack，內存中的heap和數據結構中的heap則毫無關係。

看以下C代碼：

int main() {
   int a = 3; 
   int b = 5;
   ret = add(a, b);
   printf("%d", ret);
   reuturn 0;
}

int add(int x, int y) {
   int sum = 0;
   sum = x + y;
   return sum;
}
複製代碼

以上代碼在棧區中的數據是這樣的：

還及得上文中提到的：「進程內存中只有棧區(stack)數據是由高位向低位增加的，其他的均爲由低位向高位增加嗎？」

棧區用的數據結構是棧，函數變量的銷燬和返回順序用逆剛好符合stack先進後出的特色，我以爲這是棧區(stack)逆序增加很重要的一點。

可是，最根本的緣由仍是在於：歷史遺留問題。請看下圖：

在當初那個內存空間及其短缺的年代，你認爲左圖仍是右圖更適合「緩衝區」？由於stack區域和heap區域大小都是動態分配的，都有「不肯定性」，很顯然，左圖發生堆棧重疊更小，且更適合內存的充分利用。

Go變量的位置

咱們在寫C、PHP、Java的時候，能夠很容易的知道，所寫的變量所在的位置：帶new、malloc等字段的，那必定是在堆上分配了，至於後續GC怎麼處理，有沒有引用繼續關聯，堆有沒與釋放，程序是否存在內存泄露...這都是後續處理的問題了；變量的存儲位置是妥妥的堆上了。可是，在用Go的時候要注意，new、make等等關鍵字都很差使，Go變量的位置不是由寫程序的程序員來決定的，而是Go自行處理；因此可能你的變量是new出來的，可是，最終也不必定分配到堆上，極可能是分配在棧上。

Go把變量的位置在哪兒這件事對程序員「隱藏」了，Go自行處理；由於Go認爲：變量的存儲位置，會對程序的性能有必定影響，而Go是計劃打造對性能有極致要求的程序，於是本身管了。 Go是這麼管的： 首先，棧stack上的效率確定是比堆要高的，這算是常識；Go在編譯期會對每個函數變量作判斷，若是不可以判斷此函數中的變量在返回以後是否仍被引用到，就給把變量扔堆heap上，不然，就扔棧stack上。可是注意：若是變量很是大，仍是會扔到堆heap上。

逃逸分析

咱們是否有辦法知道咱們寫的Go程序中變量的位置呢？ 答案是有的，Go向開發者提供了變量逃逸分析的工具

go build -gcflags '-m -l' main.go // 這裏的main.go也能夠是某個具體的二進制應用程序
複製代碼

下面對以下代碼進行逃逸分析：

import (
    "fmt"
)

func main(){
    a:= 3
    b := 5
    ret := add(a, b)
    fmt.Println(ret)
}

func add(x,y int)int {
    sum := x + y
    return sum
}
複製代碼

分析結果:

./main.go:11:16: main ... argument does not escape
./main.go:11:16: ret escapes to heap

複製代碼

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