通过SSA的解释执行窥探Golang编译之一角 丁尔男 武汉航天远景 产品总监 凹语言 联合发起人 PLOC 联合发起人 目 录 Golang 编译流程简介 01 SSA 解释执行 02 基于 SSA 的应用 03 Golang 编译流程简介 源代码 抽象语法树 抽象语法树 （带语义信息） 静态单赋值 目标代码 Golang 编译流程简介 源代码 抽象语法树 抽象语法树 Rosen、Mark N. Wegman、F. Kenneth Zadeck 提出的一种中间代码（IR） 表示形式，典型特征是所有变量被且仅被赋值一次。 2016年，Go 1.7 加入 SSA 支持。 SSA 解释执行 02-HelloSSA const src = ` package main func main() { println("Hello, GoCN!") println("The answer *ssa.Call - Call = *ssa.Builtin, println - Args = [“The answer is”, 42] Instrs[2] *ssa.Return SSA 解释执行 02-HelloSSA *ssa.Package main *ssa.Function Blocks[0] *ssa.BasicBlock Instrs[0] *ssa.Call - Call

涩难懂的概念来从根本上推翻已有的编程语言，而是建立并改善了 C、Java、C# 中的许多语法风格。它提 倡通过接口来针对面向对象编程，通过 goroutine 和 channel 来支持并发和并行编程。 这本书是为那些想要学习 Go 这门全新的，迷人的和充满希望的编程语言的开发者量身定做的。当然，你 在学习 Go 语言之前需要具备一些关于编程的基础知识和经验，并且拥有合适的学习环境，但你并不需要 月起，Ken Thompson 就开始研发一款以 C 语言为目标结果的编 译器来拓展 Go 语言的设计思想。 这是一个由计算机领域 “发明之父” 所组成的黄金团队，他们对系统编程语言，操作系统和并行都有着非 常深刻的见解 图 1.1 Go 语言设计者：Griesemer、Thompson 和 Pike Go入门指南 - 4 - 本文档使用 看云 构建 在 2008 年年中，Go 语言 org/wiki/Go_(programming_language) Go 语言相关资源的搜索引擎页面：gowalker.org Go 语言还有一个运行在 Google App Engine 上的 Go Tour，你也可以通过执行命令 go install go-tour.googlecode.com/hg/gotour 安装到你的本地机器上。对于中文读者，可以访问该 指南的 中文版本，或通过命令 go install

传递变长参数 6.4 defer 和追踪 6.5 内置函数 6.6 递归函数 6.7 将函数作为参数 6.8 闭包 6.9 应用闭包：将函数作为返回值 6.10 使用闭包调试 6.11 计算函数执行时间 6.12 通过内存缓存来提升性能 第7章：数组与切片 7.1 声明和初始化 7.2 切片 7.3 For-range 结构 7.4 切片重组（reslice） 7.5 切片的复制与追加 涩难懂的概念 来从根本上推翻已有的编程语言，而是建立并改善了 C、Java、C# 中的许多语法风格。它提倡通过接口来针对面向 对象编程，通过 goroutine 和 channel 来支持并发和并行编程。 这本书是为那些想要学习 Go 这门全新的，迷人的和充满希望的编程语言的开发者量身定做的。当然，你在学习 Go 语言之前需要具备一些关于编程的基础知识和经验，并且拥有合适的学习环境，但你并不需要对 1 月起，Ken Thompson 就开始研发一款以 C 语言为目标结果的编译器来拓展 Go 语言的设计思想。 这是一个由计算机领域 “发明之父” 所组成的黄金团队，他们对系统编程语言，操作系统和并行都有着非常深刻的见 解 图 1.1 Go 语言设计者：Griesemer、Thompson 和 Pike 在 2008 年年中，Go 语言的设计工作接近尾声，一些员工开始以全职工作状态投入到这个项目的编译器和运行实现

少就是指数级的多 -最少特性原则 -如果一个功能不对解决任何问题有显著价值，那么就不提供 惊喜2：最对胃口的并行支持 • 我的并行编程历程 -Erlang -CERL 1.0 (Erlang 风格并行的模仿) -CERL 2.0 (对 Erlang 风格并行的修正) • 后来发现，CERL 2.0 的并行编程理念，与 Go 完全一致（雏形版的 Go） -Go 语言 • 参考资料 -ECUG 2011 静态语言，且语法完全兼容 Go • 形式上比 Go 更像脚本，有更低的学习门槛（和 Python 相当） • 更简洁的数学运算上的语法支持（相比 Go） • 双引擎，既支持静态编译为可执行文件，也支持编译成字节码方 式解释执行 静态语言，且语法完全兼容 Go • 相比脚本语言，静态语言将拥有更强的生命力 • 静态语言中，Go 的语法最为精简，学习门槛也最低 要比 Go 有更低的学习门槛 • 形式上比 List comprehension • For range 双引擎：既可静态编译，也可解析执行 • 既支持静态编译为可执行文件来执行，也支持编译成字节码方式 进行解释执行 • 数据科学家喜欢单步执行（为什么？这并不是因为懒） -请回忆一下所有数学软件的 UI • 但最终交付仍然需要最大化的执行效率！ -因为：数据科学本质上是算力革命，是计算密集型的业务 04 Go+实现的迭代 Go+当前的架构设计

非常灵活，表达式不必是常量或整 数，执行的过程从上至下，直到找到匹配项；而如果 switch 没有表达式，它会匹配 true 。 在第5行中，把很多值聚合在了一个 case 里面，同时，Go里面 switch 默认相当于每个 case 最后带有 break ，匹配成功后不会自动向下执行其他case，而是跳出整个 switch , 但是可以使用 fallthrough 强制执行后面的case代码。 上面的程序将输出 func add1(a int) int { a = a+1 // 改变了a的值 return a //返回一个新值 } 虽然调用了 add1 函数，并且在 add1 中执行 a = a+1 操作，但是上面例子中 x 变量的值没有发生变化 理由很简单：因为当调用 add1 的时候， add1 接收的参数其实是 x 的copy，而不是 x 本身。 如果真的需要传这个 x 取地址后传递指针。（注：若函数需改变 slice 的长度，则仍需要取地址传递指针） defer Go语言中有种不错的设计，即延迟（defer）语句，可以在函数中添加多个defer语句。当函数执行到最 后时，这些defer语句会按照逆序执行，最后该函数返回。特别是当进行一些打开资源的操作时，遇到错 误需要提前返回，在返回前需要关闭相应的资源，不然很容易造成资源泄露等问题。如下代码所示，一 般写打开一个资源是这样操作的：

Figure 1‑3. 货币找零过程 小到烹饪一道菜，大到星际航行，几乎所有问题的解决都离不开算法。计算机的出现使我们能够通过编程将 数据结构存储在内存中，同时编写代码调用 CPU 和 GPU 执行算法。这样一来，我们就能把生活中的问题转 移到计算机上，以更高效的方式解决各种复杂问题。 � 阅读至此，如果你对数据结构、算法、数组和二分查找等概念仍感到一知半解，那么太好了！ 因为这正是本 于操作数据的方法。 ‧ 算法是数据结构发挥的舞台。数据结构本身仅存储数据信息，通过结合算法才能解决特定问题。 ‧ 特定算法通常有对应最优的数据结构。算法通常可以基于不同的数据结构进行实现，但最终执行效率 可能相差很大。 Figure 1‑4. 数据结构与算法的关系 我们可以把数据结构与算法类比为拼装积木。一套积木，除了包含许多零件之外，还附有详细的组装说明书。 我们按照说明书一步步操作，就能组装出精美的积木模型。 是在大数据量下的算法性能。 如果你对复杂度分析的概念仍感到困惑，无需担心，我们会在后续章节详细介绍。 2.1.3. 复杂度分析重要性 复杂度分析为我们提供了一把评估算法效率的“标尺”，告诉我们执行某个算法所需的时间和空间资源，并使 我们能够对比不同算法之间的效率。 复杂度是个数学概念，对于初学者可能比较抽象，学习难度相对较高。从这个角度看，复杂度分析可能不太 适合作为第一章的内容。然而

“如果我当年学数据结构与算法的时候有《Hello 算法》，学起来应该会简单 10 倍！” ——李沐，亚马逊资深首席科学家 计算机的出现给世界带来了巨大变革，它凭借高速的计算能力和出色的可编程性，成为了执行算法与处理数 据的理想媒介。无论是电子游戏的逼真画面、自动驾驶的智能决策，还是 AlphaGo 的精彩棋局、ChatGPT 的自然交互，这些应用都是算法在计算机上的精妙演绎。 事实上，在计算机 代码块与对应的源代码文件 除了本地运行代码，网页版还支持 Python 代码的可视化运行（基于 pythontutor 实现）。如图 0‑6 所示，你 可以点击代码块下方的“可视化运行”来展开视图，观察算法代码的执行过程；也可以点击“全屏观看”，以 获得更好的阅览体验。 图 0‑6 Python 代码的可视化运行 第 0 章 前言 www.hello‑algo.com 8 0.2.4 在提问讨论中共同成长 案。从数据结构与算法的角度看，这种方法本质上是“贪心”算法。 小到烹饪一道菜，大到星际航行，几乎所有问题的解决都离不开算法。计算机的出现使得我们能够通过编程 将数据结构存储在内存中，同时编写代码调用 CPU 和 GPU 执行算法。这样一来，我们就能把生活中的问题 转移到计算机上，以更高效的方式解决各种复杂问题。 Tip 如果你对数据结构、算法、数组和二分查找等概念仍感到一知半解，请继续往下阅读，本书将引导你 迈入数据结构与算法的知识殿堂。

“如果我当年学数据结构与算法的时候有《Hello 算法》，学起来应该会简单 10 倍！” ——李沐，亚马逊资深首席科学家 计算机的出现给世界带来了巨大变革，它凭借高速的计算能力和出色的可编程性，成为了执行算法与处理数 据的理想媒介。无论是电子游戏的逼真画面、自动驾驶的智能决策，还是 AlphaGo 的精彩棋局、ChatGPT 的自然交互，这些应用都是算法在计算机上的精妙演绎。 事实上，在计算机 代码块与对应的源代码文件 除了本地运行代码，网页版还支持 Python 代码的可视化运行（基于 pythontutor 实现）。如图 0‑6 所示，你 可以点击代码块下方的“可视化运行”来展开视图，观察算法代码的执行过程；也可以点击“全屏观看”，以 获得更好的阅览体验。 图 0‑6 Python 代码的可视化运行 第 0 章 前言 hello‑algo.com 8 0.2.4 在提问讨论中共同成长 在 案。从数据结构与算法的角度看，这种方法本质上是“贪心”算法。 小到烹饪一道菜，大到星际航行，几乎所有问题的解决都离不开算法。计算机的出现使得我们能够通过编程 将数据结构存储在内存中，同时编写代码调用 CPU 和 GPU 执行算法。这样一来，我们就能把生活中的问题 转移到计算机上，以更高效的方式解决各种复杂问题。 Tip 如果你对数据结构、算法、数组和二分查找等概念仍感到一知半解，请继续往下阅读，本书将引导你 迈入数据结构与算法的知识殿堂。

代码块与对应的源代码文件 除了本地运行代码，网页版还支持 Python 代码的可视化运行（基于 pythontutor 实现）。如图 0‑6 所示，你 可以点击代码块下方的“可视化运行”来展开视图，观察算法代码的执行过程；也可以点击“全屏观看”，以 获得更好的阅览体验。 图 0‑6 Python 代码的可视化运行 第 0 章 前言 hello‑algo.com 8 0.2.4 在提问讨论中共同成长 在 案。从数据结构与算法的角度看，这种方法本质上是“贪心”算法。 小到烹饪一道菜，大到星际航行，几乎所有问题的解决都离不开算法。计算机的出现使得我们能够通过编程 将数据结构存储在内存中，同时编写代码调用 CPU 和 GPU 执行算法。这样一来，我们就能把生活中的问题 转移到计算机上，以更高效的方式解决各种复杂问题。 � 如果你对数据结构、算法、数组和二分查找等概念仍感到一知半解，请继续往下阅读，本书将 引导你迈入数据结构与算法的知识殿堂。 数据结构是算法的基石。数据结构为算法提供了结构化存储的数据，以及操作数据的方法。 ‧ 算法是数据结构发挥作用的舞台。数据结构本身仅存储数据信息，结合算法才能解决特定问题。 ‧ 算法通常可以基于不同的数据结构实现，但执行效率可能相差很大，选择合适的数据结构是关键。 图 1‑4 数据结构与算法的关系 数据结构与算法犹如图 1‑5 所示的拼装积木。一套积木，除了包含许多零件之外，还附有详细的组装说明书。 我们按照

案。从数据结构与算法的角度看，这种方法本质上是“贪心”算法。 小到烹饪一道菜，大到星际航行，几乎所有问题的解决都离不开算法。计算机的出现使我们能够通过编程将 数据结构存储在内存中，同时编写代码调用 CPU 和 GPU 执行算法。这样一来，我们就能把生活中的问题转 移到计算机上，以更高效的方式解决各种复杂问题。 � 如果你对数据结构、算法、数组和二分查找等概念仍感到一知半解，请继续往下阅读，这本书 将引导你迈入数据结构与算法的知识殿堂。 以及用于操作数据的方法。 ‧ 算法是数据结构发挥作用的舞台。数据结构本身仅存储数据信息，结合算法才能解决特定问题。 ‧ 算法通常可以基于不同的数据结构进行实现，并往往有对应最优的数据结构，但最终执行效率可能相 差很大。 图 1‑4 数据结构与算法的关系 数据结构与算法犹如图 1‑5 所示的拼装积木。一套积木，除了包含许多零件之外，还附有详细的组装说明书。 我们按照说明书一步步操作，就能组装出精美的积木模型。 asymptotic complexity analysis」，简称「复杂度分析」。 复杂度分析体现算法运行所需的时间（空间）资源与输入数据大小之间的关系。它描述了随着输入数据大小 的增加，算法执行所需时间和空间的增长趋势。这个定义有些拗口，我们可以将其分为三个重点来理解。 ‧“时间和空间资源”分别对应「时间复杂度 time complexity」和「空间复杂度 space complexity」。