Go 语言内存逃逸案例

01

介绍

在「Go 语言逃逸分析」中，我们了解到内存分配的相关知识，栈空间分配开销小，堆空间分配开销大。

Go 语言编译器可以通过逃逸分析决定内存分配到栈空间或堆空间。但是，分配到栈空间的对象在某些情况中会逃逸到堆空间。我们可以使用 Go 工具链查看对象是否发生内存逃逸。

为了提升 Go 应用程序的性能，我们应该避免 Go 应用程序中出现内存逃逸的现象，本文我们介绍 Go 语言内存逃逸的几种典型案例。

02

内存逃逸案例

指针逃逸

示例代码：

func main() {
 pointerEscape(1, 2)
}

// pointerEscape 指针逃逸
func pointerEscape(a, b int) *int {
 sum := a + b
 return &sum
}

输出结果：

go build --gcflags '-m -m -l' main.go
# command-line-arguments
./main.go:9:2: sum escapes to heap:
./main.go:9:2:   flow: ~r0 = &sum:
./main.go:9:2:     from &sum (address-of) at ./main.go:10:9
./main.go:9:2:     from return &sum (return) at ./main.go:10:2
./main.go:9:2: moved to heap: sum

阅读上面这段代码，我们创建一个函数 pointerEscape，函数内部创建一个局部变量 sum，返回结果是该变量的指针。

通过执行 go build --gcflags '-m -m -l' main.go 的输出结果，我们发现函数中定义的局部变量 sum 逃逸到堆空间，这就是所谓的指针逃逸。

函数 pointerEscape 的局部变量 sum 本来应该在函数结束时被回收，但是在 main 函数中会继续使用 sum 变量的内存地址，导致变量 sum 被逃逸到堆上。

如果想要避免示例函数的返回结果出现内存逃逸，可以使用值类型的返回结果，这样就带来另外一个问题。

如果返回结果是一个比较大的变量，比如返回结果是较大的结构体类型的变量，我们使用值类型将会造成比较大的内存占用。

所以，我们在实际项目开发中，需要根据实际情况，合理使用返回结果的类型。

动态类型逃逸

示例代码：

func main() {
 fmt.Println("hello world")
}

输出结果：

go run -gcflags '-m -m -l' main.go
# command-line-arguments
./main.go:6:14: "hello world" escapes to heap:
./main.go:6:14:   flow: {storage for ... argument} = &{storage for "hello world"}:
./main.go:6:14:     from "hello world" (spill) at ./main.go:6:14
./main.go:6:14:     from ... argument (slice-literal-element) at ./main.go:6:13
./main.go:6:14:   flow: {heap} = {storage for ... argument}:
./main.go:6:14:     from ... argument (spill) at ./main.go:6:13
./main.go:6:14:     from fmt.Println(... argument...) (call parameter) at ./main.go:6:13
./main.go:6:13: ... argument does not escape
./main.go:6:14: "hello world" escapes to heap

阅读上面这段代码，我们在 main 函数中，使用 fmt.Println() 打印字符串 hello world。

通过执行 go run -gcflags '-m -m -l' main.go 的输出结果，我们发现使用 fmt.Println() 打印的字符串 hello world 逃逸到堆上，这就是所谓的动态类型逃逸。

因为 fmt.Println() 接收的参数是空接口类型，Go 编译器无法确定入参变量的具体类型，所以此类情况变量也会逃逸到堆上。

03

总结

本文我们介绍两个典型的内存逃逸的案例，除此之外，以下几种情况，也会发生内存逃逸。

• 发送指针或带有指针的值到 channel 中。
• 在一个切片上存储指针或带指针的值。
• slice 的底层数组被重新分配（append 超出其容量时）。

感兴趣的读者朋友们，可以自行编写上述几种情况的示例代码，验证是否会发生内存逃逸。

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参考资料：

1. http://npat-efault.github.io/programming/2016/10/10/escape-analysis-and-interfaces.html
2. http://www.wingtecher.com/themes/WingTecherResearch/assets/papers/ICSE20.pdf