Go程序是如何编译并运行起来的(图文详解)
Go程序是如何编译的
从hello RdrB1te
开始
package main import "fmt" func main() { fmt.Println("hello RdrB1te")
}
不实际编译它,只输出它的编译过程:
go build -n
简单的编译过程分析:
上面的过程确认了两个事情:
- Runtime会永远随着用户代码一起编译
- 在windows平台上编译出来了一个exe的可执行文件
Go 编译过程
词法分析
- 将源代码翻译成Token
- Token是代码中的最小语义结构(如变量名、关键字、运算符等不可拆分的最小单元)
句法分析
- Token序列经过处理,变成语法树
语义分析
- 类型检查
- 类型推断
- 查看类型是否匹配
- 函数调用内联
- 逃逸分析
中间码生成:
- 为了处理不同平台的差异,先生成中间代码(SSA)
查看从代码到中间码(SSA)生成的整个过程
$env:GOSSAFUNC="main" # windows powershell
export GOSSAFUNC=main # linux
go build
会看到如下输出:
用浏览器打开ssa.html文件:
sources就是你的源代码,AST就是生成的语法树,genssa就是生成的与平台无关的中间码SSA,当然中间还有很多的其它步骤,这里不再列举,可以点击展开查看
机器码生成:
- 先生成Plan9汇编代码(与平台相关)
- 最后编译为机器码
- 输出的机器码为.a文件
查看Plan9汇编代码
go build -gcflags -S main.go
链接:
- 将各个包进行链接,包括runtime,最终生成可执行文件
Go程序是如何运行起来的
Go程序的入口?
是下面的main方法吗?当然不是
func main() { fmt.Println("hello RdrB1te")
}
是runtime包下面的rt0_xxx.s文件,下面以Linux x86芯片架构上面运行的rt0_linux-amd64.s举例:
TEXT _rt0_amd64_linux(SB),NOSPLIT,$-8JMP _rt0_amd64(SB)
只要用了x86芯片架构都要进入到_rt0_amd64
这个方法中去,这个方法调到了哪里呢,选中双击shift
,打开在文件中查找:找到下面这行
在asm_amd64.s
这个文件中的这段代码:
TEXT _rt0_amd64(SB),NOSPLIT,$-8 MOVQ 0(SP), DI // argc LEAQ 8(SP), SI // argv JMP runtime·rt0_go(SB)
意思是读取命令行参数,复制参数数量argc
和参数值argv
到栈上,然后调用了runtime·rt0_go
这个方法,这方法的位置就在这个文件的下面:
TEXT runtime·rt0_go(SB),NOSPLIT|TOPFRAME,$0 // copy arguments forward on an even stack MOVQ DI, AX // argc MOVQ SI, BX // argv SUBQ $(5*8), SP // 3args 2auto ANDQ $~15, SP MOVQ AX, 24(SP) MOVQ BX, 32(SP) // create istack out of the given (operating system) stack. // _cgo_init may update stackguard. MOVQ $runtime·g0(SB), DI
上面这段的意思时初始化g0执行栈,g0是为了调度协程而产生的协程,g0是每个Go程序的第一个协程。继续往下面看,找到下面这段:
CALL runtime·check(SB)
这行是第一次调用的go语言方法,要找到这个方法可以选中双击shift
,找到下面这行:
进入:
func check(){}
check方法主要是做运行时检测:
- 检查各种类型的长度
- 检查指针操作
- 检查结构体字段的偏移量
- 检查atomic原子操作
- 检查CAS操作
- 检查栈大小是否是2的幂次
继续往下看,可以通过Ctrl+Alt+左右箭头
进行快速跳转回退或前进,退到这个位置:
CALL runtime·check(SB) MOVL 24(SP), AX // copy argc
MOVL AX, 0(SP)
MOVQ 32(SP), AX // copy argv
MOVQ AX, 8(SP)
CALL runtime·args(SB)
CALL runtime·osinit(SB)
CALL runtime·schedinit(SB) // create a new goroutine to start program
MOVQ $runtime·mainPC(SB), AX // entry
PUSHQ AX
CALL runtime·newproc(SB)
POPQ AX
runtime·args(SB)
:参数初始化runtime.args
,对命令行中的参数进行处理,参数数量赋值给argc int32
,参数值复制给argv **byte
runtime·osinit
:判断操作系统,执行相应的初始化组件,供调度器初始化所用
runtime·schedinit
: 初始化Go调度器。初始化调度器会做哪些事情:
- 全局栈空间内存分配
- 加载命令行参数到 os.Args
- 堆内存空间的初始化
- 加载操作系统环境变量
- 初始化当前系统线程
- 垃圾回收器的参数初始化
- 算法初始化(map、hash)
- 设置 process 数量
继续往下看:
// create a new goroutine to start program MOVQ $runtime·mainPC(SB), AX // entry PUSHQ AX CALL runtime·newproc(SB) POPQ AX // start this M CALL runtime·mstart(SB) CALL runtime·abort(SB) // mstart should never return RET // mainPC is a function value for runtime.main, to be passed to newproc.
// The reference to runtime.main is made via ABIInternal, since the
// actual function (not the ABI0 wrapper) is needed by newproc.
DATA runtime·mainPC+0(SB)/8,$runtime·main<ABIInternal>(SB)
MOVQ $runtime·mainPC(SB)
:取mainPC
的地址,这个mainPC
的地址就是runtime·main
这个方法的地址
CALL runtime·newproc
:创建一个新的协程(主协程),执行runtime·main
这个方法(主函数),放入调度器等待调度
CALL runtime·mstart(SB)
:初始化一个M,用来调度主协程,主协程开始执行主函数。
看下runtime·main
这个方法里面干了什么,选中双击shift
,找到下面这行:
进入:
// The main goroutine.
func main() { doInit(&runtime_inittask) // 执行runtime包中的init方法gcenable() // 启动GC垃圾回收器doInit(&main_inittask) //执行用户包依赖的init方法fn := main_main // 执行用户主函数main.mian() fn()
}
按住ctrl
进入main_main
:
//go:linkname main_main main.main
func main_main()
主协程执行主函数:
- 执行runtime包中的init方法
- 启动GC垃圾回收器
- 执行用户包依赖的init方法
- 执行用户主函数
main.mian()
总结
- Go启动时经历了检查、各种初始化、初始化协程调度的过程
main.main()
也是在协程中运行的
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