这是我参与「第五届青训营 」笔记创作活动的第 11 天
前言
前一篇笔记介绍了 Go 内存管理及优化相关的知识，除了从内存管理方面进行优化，还可以从编译器进行优化，本文主要介绍编译器相关知识及 Go 编译器优化思路。
重点内容
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编译器和静态分析
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Go 编译器优化
知识点介绍
编译器和静态分析
编译器的结构
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重要的系统软件
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识别符合语法和非法的程序
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生成正确且高效的代码
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分析部分（前端）
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词法分析，生成词素
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语法分析，生成语法树
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语义分析，收集类型信息，进行语义检查
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中间代码生成，生成 IR
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综合部分（后端）
主要学习编译器后端优化
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代码优化，机器无关优化，生成优化后的 IR
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代码生成，生成目标代码
静态分析
静态分析：不执行程序代码，推导程序的行为，分析程序的性质
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控制流：程序执行的流程
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数据流：数据在控制流上的传递
通过分析控制流和数据流，我们可以知道
更多关于程序的性质(properties)
，这些事实可以帮助我们做编译优化。
例如上面的程序，上图为控制流图，下图为编译器优化后的程序。通过分析数据流和控制流，知道这个程序始终返回 4。编译器可以根据这个结果做出优化。
过程内和过程间分析
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过程内分析：仅在过程内部进行分析
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过程间分析：考虑过程调用时参数传递和返回值的数据流和控制流，需要同时分析数据流和控制流，联合求解，比较复杂
Go 编译器优化
目的
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用户无感知，重新编译即可获得性能收益
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通用的优化手段
现状
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采用的优化较少
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追求编译时间短，因此没有进行复杂的代码分析和优化
思路
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面向后端长期执行的任务
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用适当增加编译时间换取更高性能的代码
函数内联
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定义：将被调用函数的函数体的副本替换到调用位置上，同时重写代码以反映参数的绑定
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优点：利用 micro-benchmark 可以验证，函数内联性能提升很大
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消除调用开销
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将过程间分析的问题转换为过程内分析，帮助其他分析，例如逃逸分析
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缺点：
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函数体变大，instruction cache 不友好
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编译生成的 Go 镜像文件变大
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函数内联在大多数情况下是正向优化，即多内联，会提升性能
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采取一定的策略决定是否内联
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调用和被调用函数的规模
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Go 内联的限制
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语言特性：interface, defer 等等，限制了内联优化
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内联策略非常保守
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字节跳动优化方案：Beast mode
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修改了内联策略，让更多函数被内联
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降低函数调用的开销
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增加了其他优化的机会：逃逸分析
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开销
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Go 镜像大小略有增加 约10%
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编译时间增加
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运行时栈扩展开销增加
逃逸分析
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定义：分析代码中指针的动态作用域，即指针在何处可以被访问
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大致思路：
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从对象分配处出发，沿着控制流，观察数据流
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若发现指针 p 在当前作用域 s:
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作为参数传递给其他函数；
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传递给全局变量；
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传递给其他的 goroutine;
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传递给已逃逸的指针指向的对象；
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则指针 p 逃逸出 s，反之则没有逃逸出 s
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Beast mode：函数内联拓展了函数边界，更多对象不逃逸
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优化：
未逃逸出当前函数的指针指向的对象可以在栈上分配
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对象在栈上分配和回收很快：移动 sp 即可完成内存的分配和回收；
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减少在堆上分配对象，降低 GC 负担。
总结
本文首先介绍了编译器的相关知识，其中提到本课程主要进行编译器后端的优化，之后介绍了 Go 编译器优化的相关内容，同时也提到了字节跳动提出的优化方案。课程中分析问题的方法和解决问题的思路不仅适用于 Go 语言，其他语言的优化同样适用。至此，Go 语言优化的相关内容全部介绍完。