【Go笔记】编译器

三段式结构

¶前端

• 处理，理解，解析源程序
• 进行精准的语义表达

¶IR（中间阶段）

• 多个IR，多种数据结构表示代码
• 识别冗余代码，识别内存逃逸等代码优化工作
• 需要前端记录的各种细节

¶后端

• 生成特定目标机器的最终产物
• 如可执行文件，obj文件，汇编语言等

语法解析

¶自上而下的递归下降算法 (Top-Down Recursive-Descent)

• https://www.youtube.com/watch?v=iddRD8tJi44
• https://dspmuranchi.ac.in/pdf/Blog/RECURSIVE DESCENT PARSING.pdf
• 舍弃了一些不重要的标识符，比如括号(
• syntax/nodes.go, syntax/parser.go

抽象语法树 (AST)

• 构造成由ir/node.go中定义的OXXXX的抽象语法树

类型检查

• 遍历节点树，决定节点类型
• 推断语法中未指定的类型
• 对类型最特别的语法语义检查（是否可导出，数组索引是否为自然数，是否超过其长度）
• 计算编译时常量、标识符与声明的绑定
• typecheck/typecheck.go

变量捕获

• 针对闭包场景而言的，为值引用或地址引用
• 变量在闭包外变化的时候，使用地址引用

函数内联

• 减少函数调用开销
• 栈空间减小
• 参数和返回值复制时间减少
• 有循环，选择，递归以及新进程的函数不会被内联，//go:noinline也不会被内联
• 编译指令中加入-l也不会内联
• 内联函数的参数和返回值都会被转换成声明语句

逃逸分析

• 用于标识变量内存应该分配在栈区还是堆区，判断数据是否可能流向函数之外
• 会尽可能将变量放在栈中参与垃圾回收，如果在函数外对指针有调用的话就放在堆区
• golang中不管是字面量还是对象都有可能分配到栈或堆中，但遵循两个原则
• 原则一：指向栈上对象的指针不能存储到堆中（指向对象的对象得死）
• 原则二：指向栈上的对象的指针不能超过该栈对象的生命周期（被指向的对象后死）
• 通过静态数据流分析抽象语法树来实现逃逸分析，构建带权重的有向图
• 当引用时权重-1，当解引用的时候权重+1
• 根据根节点的位置+两个原则来确定权重为负的节点的位置
• escape/escape.go

闭包重写

• 分为闭包定义后被立即调用或不被立即调用两种情况
• 在立即调用的情况下，闭包只能调用一次，可以转换为普通函数的调用一次，传参形式参照逃逸分析的结果
• 在不立即调用的情况下，需要创建闭包对象

遍历函数

• 识别声明但是没有使用的变量
• 遍历函数中的声明和表达式
• 将代表操作的节点转换为运行时的具体函数执行
• 对表达式和语句进行一定的重新排序
• 按需引入临时变量以确保形式简单
• walk/walk.go

SSA（静态单赋值）

This is a list of possible improvements to the SSA pass of the compiler.

¶Optimizations (better compiled code)

• Reduce register pressure in scheduler
• Make dead store pass inter-block
• If there are a lot of MOVQ $0, …, then load
  0 into a register and use the register as the source instead.
• Allow large structs to be SSAable (issue 24416)
• Allow arrays of length >1 to be SSAable
• If strings are being passed around without being interpreted (ptr
  and len fields being accessed) pass them in xmm registers?
  Same for interfaces?
• any pointer generated by unsafe arithmetic must be non-nil?
  (Of course that may not be true in general, but it is for all uses
  in the runtime, and we can play games with unsafe.)

¶Optimizations (better compiler)

• Handle signed division overflow and sign extension earlier

¶Regalloc

• Make liveness analysis non-quadratic

；## 总结

• SSA的生成阶段，每个变量在声明之前都需要被定义
• 每个变量只会被赋值一次
• 保障后续优化，例如常量传播，无效代码清除，消除冗余，强度降低等
• 当遇到循环或判断分支时，临时使用phi函数来选择，生成最终代码的时候替换成合适的赋值或寄存器传递
• arm64/ssa.go, ssa/

汇编器

• 生成指令集相关的obj文件
• 基于plan9汇编器的输入形式
• ssa/_gen, internal/obj/

链接

• 分为动态链接和静态链接，不细说了