Go语言：Go 语言之 defer 的前世今生 |编译器|设计|肯·汤普逊|

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作者 | 欧长坤
来源 | 码农桃花源
延迟语句 defer 在最早期的 Go 语言设计中并不存在，后来才单独增加了这一特性，由 Robert Griesemer 完成语言规范的编写 [Griesemer, 2009] ，并由 Ken Thompson 完成最早期的实现 [Thompson, 2009] ，两人合作完成这一语言特性。
defer 的语义表明，它会在函数返回、产生恐慌或者 runtime.Goexit 时被调用。直觉上看， defer 应该由编译器直接将需要的函数调用插入到该调用的地方，似乎是一个编译期特性，不应该存在运行时性能问题，非常类似于 C++ 的 RAII 范式（当离开资源的作用域时，自动执行析构函数）。但实际情况是，由于 defer 并没有与其依赖资源挂钩，也允许在条件、循环语句中出现，从而不再是一个作用域相关的概念，这就是使得 defer 的语义变得相对复杂。在一些复杂情况下，无法在编译期决定存在多少个 defer 调用。
例如，在一个执行次数不确定的 for 循环中， defer 的执行次数是随机的：
1func randomDefers {2 rand.Seed(time.Now.UnixNano)3 for rand.Intn(100) > 42 {4 defer func {5 println("changkun.de/golang")6 }7 }8} 因而 defer 并不是免费的午餐，在一个复杂的调用中，当无法直接确定需要的产生的延迟调用的数量时，延迟语句将导致运行性能的下降。本文我们来讨论 defer 的实现本质及其对症下药的相关性能优化手段。

defer 的类型
在堆上分配的 defer

编译阶段
运行阶段

在栈上创建 defer
开放编码式 defer

产生条件
延迟比特

defer 的优化之路
小结
进一步阅读的参考文献

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defer 的类型延迟语句的文法产生式 DeferStmt -> "defer" Expression 的描述非常的简单，因而也很容易将其处理为语法树的形式，但我们这里更关心的其实是它语义背后的中间和目标代码的形式。
在《Go 语言原本》Go 程序编译流程一节中我们提到过，在进行中间代码生成阶段，会通过 compileSSA 先调用 buildssa 为函数体生成 SSA 形式的函数，而后调用 genssa 将函数的 SSA 中间表示转换为具体的指令。
Go 语言的语句在执行 buildssa 阶段中，会由 state.stmt 完成函数中各个语句的 SSA 处理。

 1// src/cmd/compile/internal/gc/ssa.go2func buildssa(fn *Node, worker int) *ssa.Func {3 var s state4 ...5 s.stmtList(fn.Nbody)6 ...7}8func (s *state) stmtList(l Nodes) {9 for _, n := range l.Slice { s.stmt(n) }10}

对于延迟语句而言，其中间表示会产生三种不同的延迟形式，第一种是最一般情况下的在堆上分配的延迟语句，第二种是允许在栈上分配的延迟语句，最后一种则是**开放编码式（Open-coded）**的延迟语句。

 1// src/cmd/compile/internal/gc/ssa.go2func (s *state) stmt(n *Node) {3 ...4 switch n.Op {5 case ODEFER:6 // 开放编码式 defer7 if s.hasOpenDefers {8 s.openDeferRecord(n.Left)9 } else {10 // 堆上分配的 defer11 d := callDefer12 if n.Esc == EscNever {13 // 栈上分配的 defer14 d = callDeferStack15 }16 s.call(n.Left, d)17 }18 case ...19 }20 ...21}