golang数组内存分配原理
来源:脚本之家
时间:2023-01-10 09:51:57 335浏览 收藏
本篇文章给大家分享《golang数组内存分配原理》,覆盖了Golang的常见基础知识,其实一个语言的全部知识点一篇文章是不可能说完的,但希望通过这些问题,让读者对自己的掌握程度有一定的认识(B 数),从而弥补自己的不足,更好的掌握它。
编译时数组类型解析
ArrayType
数组是内存中一片连续的区域,在声明时需要指定长度,数组的声明有如下三种方式,[...]
的方式在编译时会自动推断长度。
var arr1 [3]int var arr2 = [3]int{1,2,3} arr3 := [...]int{1,2,3}
在词法及语法解析时,上述三种方式声明的数组会被解析为ArrayType
, 当遇到[...]
的声明时,其长度会被标记为nil
,将在后续阶段进行自动推断。
// go/src/cmd/compile/internal/syntax/parser.go func (p *parser) typeOrNil() Expr { ... pos := p.pos() switch p.tok { ... case _Lbrack: // '[' oexpr ']' ntype // '[' _DotDotDot ']' ntype p.next() if p.got(_Rbrack) { return p.sliceType(pos) } return p.arrayType(pos, nil) ... } // "[" has already been consumed, and pos is its position. // If len != nil it is the already consumed array length. func (p *parser) arrayType(pos Pos, len Expr) Expr { ... if len == nil && !p.got(_DotDotDot) { p.xnest++ len = p.expr() p.xnest-- } ... p.want(_Rbrack) t := new(ArrayType) t.pos = pos t.Len = len t.Elem = p.type_() return t }
// go/src/cmd/compile/internal/syntax/nodes.go type ( ... // [Len]Elem ArrayType struct { Len Expr // nil means Len is ... Elem Expr expr } ... )
types2.Array
在对生成的表达式进行类型检查时,如果是ArrayType
类型,且其长度Len
为nil
时,会初始化一个types2.Array
并将其长度标记为-1
,然后通过check.indexedElts(e.ElemList, utyp.elem, utyp.len)
返回数组长度n
并赋值给Len
,完成自动推断。
// go/src/cmd/compile/internal/types2/array.go // An Array represents an array type. type Array struct { len int64 elem Type }
// go/src/cmd/compile/internal/types2/expr.go // exprInternal contains the core of type checking of expressions. // Must only be called by rawExpr. func (check *Checker) exprInternal(x *operand, e syntax.Expr, hint Type) exprKind { ... switch e := e.(type) { ... case *syntax.CompositeLit: var typ, base Type switch { case e.Type != nil: // composite literal type present - use it // [...]T array types may only appear with composite literals. // Check for them here so we don't have to handle ... in general. if atyp, _ := e.Type.(*syntax.ArrayType); atyp != nil && atyp.Len == nil { // We have an "open" [...]T array type. // Create a new ArrayType with unknown length (-1) // and finish setting it up after analyzing the literal. typ = &Array{len: -1, elem: check.varType(atyp.Elem)} base = typ break } typ = check.typ(e.Type) base = typ ... } switch utyp := coreType(base).(type) { ... case *Array: if utyp.elem == nil { check.error(e, "illegal cycle in type declaration") goto Error } n := check.indexedElts(e.ElemList, utyp.elem, utyp.len) // If we have an array of unknown length (usually [...]T arrays, but also // arrays [n]T where n is invalid) set the length now that we know it and // record the type for the array (usually done by check.typ which is not // called for [...]T). We handle [...]T arrays and arrays with invalid // length the same here because it makes sense to "guess" the length for // the latter if we have a composite literal; e.g. for [n]int{1, 2, 3} // where n is invalid for some reason, it seems fair to assume it should // be 3 (see also Checked.arrayLength and issue #27346). if utyp.lentypes.Array
在生成中间结果时,
types2.Array
最终会通过types.NewArray()
转换成types.Array
类型。// go/src/cmd/compile/internal/noder/types.go // typ0 converts a types2.Type to a types.Type, but doesn't do the caching check // at the top level. func (g *irgen) typ0(typ types2.Type) *types.Type { switch typ := typ.(type) { ... case *types2.Array: return types.NewArray(g.typ1(typ.Elem()), typ.Len()) ... }// go/src/cmd/compile/internal/types/type.go // Array contains Type fields specific to array types. type Array struct { Elem *Type // element type Bound int64 // number of elements;编译时数组字面量初始化
数组类型解析可以得到数组元素的类型
Elem
以及数组长度Bound
,而数组字面量的初始化是在编译时类型检查阶段完成的,通过函数tcComplit -> typecheckarraylit
循环字面量分别进行赋值。// go/src/cmd/compile/internal/typecheck/expr.go func tcCompLit(n *ir.CompLitExpr) (res ir.Node) { ... t := n.Type() base.AssertfAt(t != nil, n.Pos(), "missing type in composite literal") switch t.Kind() { ... case types.TARRAY: typecheckarraylit(t.Elem(), t.NumElem(), n.List, "array literal") n.SetOp(ir.OARRAYLIT) ... return n }// go/src/cmd/compile/internal/typecheck/typecheck.go // typecheckarraylit type-checks a sequence of slice/array literal elements. func typecheckarraylit(elemType *types.Type, bound int64, elts []ir.Node, ctx string) int64 { ... for i, elt := range elts { ir.SetPos(elt) r := elts[i] ... r = Expr(r) r = AssignConv(r, elemType, ctx) ... }编译时数组索引越界检查
在对数组进行索引访问时,如果访问越界在编译时就无法通过检查。
例如:
arr := [...]string{"s1", "s2", "s3"} e3 := arr[3] // invalid array index 3 (out of bounds for 3-element array)数组在类型检查阶段会对访问数组的索引进行验证:
// go/src/cmd/compile/internal/typecheck/typecheck.go func typecheck1(n ir.Node, top int) ir.Node { ... switch n.Op() { ... case ir.OINDEX: n := n.(*ir.IndexExpr) return tcIndex(n) ... } } // go/src/cmd/compile/internal/typecheck/expr.go func tcIndex(n *ir.IndexExpr) ir.Node { ... l := n.X n.Index = Expr(n.Index) r := n.Index t := l.Type() ... switch t.Kind() { ... case types.TSTRING, types.TARRAY, types.TSLICE: n.Index = indexlit(n.Index) if t.IsString() { n.SetType(types.ByteType) } else { n.SetType(t.Elem()) } why := "string" if t.IsArray() { why = "array" } else if t.IsSlice() { why = "slice" } if n.Index.Type() != nil && !n.Index.Type().IsInteger() { base.Errorf("non-integer %s index %v", why, n.Index) return n } if !n.Bounded() && ir.IsConst(n.Index, constant.Int) { x := n.Index.Val() if constant.Sign(x)运行时数组内存分配
数组是内存区域一块连续的存储空间。在运行时会通过
mallocgc
给数组分配具体的存储空间。newarray
中如果数组元素刚好只有一个,则空间大小为元素类型的大小typ.size
, 如果有多个元素则内存大小为n*typ.size
。但这并不是实际分配的内存大小,实际分配多少内存,取决于mallocgc
,涉及到golang
的内存分配原理。但可以看到如果待分配的对象不超过32kb
,mallocgc
会直接将其分配在缓存空间中,如果大于32kb
则直接从堆区分配内存空间。// go/src/runtime/malloc.go // newarray allocates an array of n elements of type typ. func newarray(typ *_type, n int) unsafe.Pointer { if n == 1 { return mallocgc(typ.size, typ, true) } mem, overflow := math.MulUintptr(typ.size, uintptr(n)) if overflow || mem > maxAlloc || n 32 kB) are allocated straight from the heap. func mallocgc(size uintptr, typ *_type, needzero bool) unsafe.Pointer { ... }总结
数组在编译阶段最终被解析为
types.Array
类型,包含元素类型Elem
和数组长度Bound
type Array struct { Elem *Type // element type Bound int64 // number of elements;
- 如果数组长度未指定,例如使用了语法糖
[...]
,则会在表达式类型检查时计算出数组长度。 - 数组字面量初始化以及索引越界检查都是在编译时类型检查阶段完成的。
- 在运行时通过
newarray()
函数对数组内存进行分配,如果数组大小超过32kb
则会直接分配到堆区内存。
今天关于《golang数组内存分配原理》的内容介绍就到此结束,如果有什么疑问或者建议,可以在golang学习网公众号下多多回复交流;文中若有不正之处,也希望回复留言以告知!
-
174 收藏
-
125 收藏
-
344 收藏
-
378 收藏
-
442 收藏
-
233 收藏
-
322 收藏
-
181 收藏
-
316 收藏
-
244 收藏
-
300 收藏
-
- 前端进阶之JavaScript设计模式
- 设计模式是开发人员在软件开发过程中面临一般问题时的解决方案,代表了最佳的实践。本课程的主打内容包括JS常见设计模式以及具体应用场景,打造一站式知识长龙服务,适合有JS基础的同学学习。
- 立即学习 542次学习
-
- GO语言核心编程课程
- 本课程采用真实案例,全面具体可落地,从理论到实践,一步一步将GO核心编程技术、编程思想、底层实现融会贯通,使学习者贴近时代脉搏,做IT互联网时代的弄潮儿。
- 立即学习 507次学习
-
- 简单聊聊mysql8与网络通信
- 如有问题加微信:Le-studyg;在课程中,我们将首先介绍MySQL8的新特性,包括性能优化、安全增强、新数据类型等,帮助学生快速熟悉MySQL8的最新功能。接着,我们将深入解析MySQL的网络通信机制,包括协议、连接管理、数据传输等,让
- 立即学习 497次学习
-
- JavaScript正则表达式基础与实战
- 在任何一门编程语言中,正则表达式,都是一项重要的知识,它提供了高效的字符串匹配与捕获机制,可以极大的简化程序设计。
- 立即学习 487次学习
-
- 从零制作响应式网站—Grid布局
- 本系列教程将展示从零制作一个假想的网络科技公司官网,分为导航,轮播,关于我们,成功案例,服务流程,团队介绍,数据部分,公司动态,底部信息等内容区块。网站整体采用CSSGrid布局,支持响应式,有流畅过渡和展现动画。
- 立即学习 484次学习