汇编分析golang循环

平台开发 360云计算

女主宣言

今天小编为大家分享一篇关于Golang循环汇编分析的文章,文章中介绍了golang循环的汇编层面的处理,通过分析,我们可以更了解循环的实现。希望能对大家有所帮助。

PS:丰富的一线技术、多元化的表现形式,尽在"360云计算",点关注哦!

循环是编程中很强大的一个概念,而且非常容易处理。但是,必须将其翻译成机器可理解的基本指令。它的编译方式也可能影响标准库中的其他组件。让我们开始分析一下范围循环。

1

循环汇编

范围循环可以迭代数组,切片或通道。下面函数展示了,对分片进行循环并将数字相加:

func main() {
  l := []int{9, 45, 23, 67, 78}
  t := 0

  for _, v := range l {
   t += v
  }

  println(t)
}

执行 go tool compile -S main.go 可以转储生成汇编代码,下面为范围循环的相关代码。

0x0041 00065 (main.go:4)  XORL  AX, AX
0x0043 00067 (main.go:4)  XORL  CX, CX

0x0045 00069 (main.go:7)  JMP  82
0x0047 00071 (main.go:7)  MOVQ  ""..autotmp_5+16(SP)(AX*8), DX
0x004c 00076 (main.go:7)  INCQ  AX
0x004f 00079 (main.go:8)  ADDQ  DX, CX
0x0052 00082 (main.go:7)  CMPQ  AX, 5ドル
0x0056 00086 (main.go:7)  JLT  71
0x0058 00088 (main.go:11) MOVQ  CX, "".t+8(SP)

我们把指令分为两部分:初始化及循环本身。最开始两行指令用来初始化两个寄存器为0。

0x0041 00065 (main.go:4)  XORL  AX, AX
0x0043 00067 (main.go:4)  XORL  CX, CX

寄存器AX包含循环中的当前位置,而CX包含变量 t 的值。下面是带有指令和通用寄存器的直观表示:

图片

该循环指令 JMP 82 开始,表示跳转到指令82。可以通过第二列来标识此目标指令:

image.png

下一条指令 CMPQ AX, 5ドル 表示"比较寄存器AX和数值5"。它实际上是从AX中减去寄存器DX的值,并将结果存储到另一个寄存器中。现在,可以在下一条指令JLT 71中使用该值,该指令表示"如果小于0,则跳转到指令71。"下面是更新后的图:

image.png

如果条件不满足,则程序将不会跳转执行循环后面的下一条指令。

因此,我们现在有了循环的结构。下面是转换回 Go 的循环:

goto end
start:
  ?
end:
  if i < 5 {
   goto start
  }

println(t)

该循环的主体是缺失的,下面是指令:

0x0047 00071 (main.go:7)  MOVQ  ""..autotmp_5+16(SP)(AX*8), DX
0x004c 00076 (main.go:7)  INCQ  AX
0x004f 00079 (main.go:8)  ADDQ  DX, CX

第一个指令 MOVQ ""..autotmp_5+16(SP)(AX*8), DX 表示"将内存从源移动到目标"。由以下内容组成:

• 片段 ""..autotmp_5+16(SP) 其中 SP 是堆栈指针(我们当前的内存栈帧),而 autotmp_* 是自动生成的变量名称。

• 偏移量8(在64位架构上,int为8位)乘以寄存器AX的值,即循环中的当前位置。

• 由寄存器DX表示的,目标现在包含循环的当前值。

然后,INCQ 代表"递增",并将递增循环的当前位置:

image.png

循环体的最后一条指令是 ADDQ DX, CX 表示"将DX添加到CX"。之前我们已经看到DX包含循环的当前值,而CX是包含变量 t 内容的寄存器:

image.png

它将一直循环直到循环计数器到达5。然后,循环之后的指令显示寄存器CX将其值移至 t :

0x0058 00088 (main.go:11)  MOVQ  CX, "".t+8(SP)

这是处于最终状态的图:image.png

我们还可以在Go中完成循环的翻译:

func main() {
  l := []int{9, 45, 23, 67, 78}
  t := 0
  i := 0

  var tmp int

  goto end
start:
  tmp = l[i]
  i++
  t += tmp
end:
  if i < 5 {
   goto start
  }

  println(t)
}

为这个新程序生成汇编代码,将提供完全相同的输出。

2

改进

内部转换循环的方式可能会对其他功能(例如Go调度程序)产生影响。在Go 1.10之前,编译的循环类似于以下代码:

func main() {
  l := []int{9, 45, 23, 67, 78}
  t := 0
  i := 0

  var tmp int
  p := uintptr(unsafe.Pointer(&l[0]))

  if i >= 5 {
   goto end
  }
body:
  tmp = *(*int)(unsafe.Pointer(p))
  p += unsafe.Sizeof(l[0])
  i++
  t += tmp
  if i < 5 {
   goto body
  }
end:
  println(t)
}

这种实现方式的问题是,当达到5时,指针p超过了分配的末尾。这个问题使循环不容易被抢占,因为它的主体不安全。循环编译的优化确保它不会创建任何过去的指针。为准备Go调度程序中的非合作式抢占而进行了此改进。

本文来自:51CTO博客

感谢作者:mob604756f04b77

查看原文:汇编分析golang循环

• 编辑
• 预览