Go 编译器概览

本文基于 Go 1.13，英文原文 Go: Overview of the Compiler (opens in a new tab)

Go 编译器时 Go 生态中的一个重要的工具，它是我们将我们的程序构建为可执行文件的重要步骤之一。编译器的历史非常悠久，它最初是使用 C 语言编写的，后来迁移到了 Go 语言实现，在未来还由更多的优化和清理工作在持续的推进。

Phases

Go 编译器由四个阶段组成，这四个阶段可以分为两类：

前端这个阶段会运行源码的分析并且生成源码的抽象语法树（AST）
后端第二个阶段将源码转换为机器码，其中会对代码做一些优化

为了更好的理解每一个阶段，我们看看下面这个简单的程序：

package main
 
func main() {
	a := 1
	b := 2
	if true {
		add(a, b)
	}
}
 
func add(a, b int) {
	println(a + b)
}

Parsing

第一个阶段非常直接并且在文档中也很好的解释了：

在编译的第一个阶段会对源码进行词法分析（tokenize），语法分析（parsed），并且为每个源文件构建一个语法树。

词法分析器（lexer）是第一个运行的软件包，它会将源码分解为 Token，下面是前面例子的输出：

一旦该步骤完成，接下来就需要解析这些 Token 来构建一棵语法树。

AST transformation

得益于命令 go tool compile 配合选项 -W 的支持，抽象语法树的转换可以如下图展示：

这个阶段也包含了一些优化，比如内联（inlining）。在我们的例子中，方法 add 已经被内联，因此我们并没有看到任何对方法 add 的 CALLFUNC 指令。让我们再次运行命令，这次使用选项 -l 来禁用内联：

AST 已经生成后，编译器就可以将其转换为带有 SSA 表现形式的低级中间码。

SSA generation

SSA（Static Single Assignment）阶段会执行优化：无效代码消除，删除无用分支，使用常量值替换某些表达式等。

可以使用命令 GOSSAFUNC=main go tool compile main.go && open ssa.html 命令生成一个 HTML 文档，该文档中记录了而生成的 SSA 代码的各种操作：

生成的 SSA 位于 “start” 标签页下：

变量 a 和 b 以及if 条件在这里突出显示，稍后我们能够看到这些行的变化。改代码还向我们展示了编译器是如何通过 printlock，printint，printnl，printunlock 四个步骤来管理 println 函数的。编译器自动为我们添加了一个锁，并且根据参数类型的不同，以正确的方式调用相关方法输出它们。

在我们的例子中，由于 a 和 b 在编译时已经是已知的，编译器可以计算出最终结果并且标记这两个变量不在需要。接下来的 opt 将会优化这部分：