细谈Go变量的内存分布

咱们程序中的变量大多被分配在内存的两个区域：statck和heap。

stack和heap

首先让咱们一块儿来回顾一下进程的内存分配： 咱们写的程序代码跑起来后，会是一个进程；OS会给咱们的进程分配内存；内存结构大体以下：

OS给一个进程分配的内存空间大体能够分为：代码区、全局数据区、栈(stack)、堆(heap)、环境变量区域以及中间空白的缓冲区六个部分。其中，数据的增加路径除栈(stack)是由高到低以外，其他的均是由低到高(可看图中数据箭头)。

咱们思考一下，为何栈(stack)区这么特殊和其余区域路径相反？还有，进程内存中stack和heap和数据结构中的stack和heap名字都相同，是有什么联系吗？请带着问题往下看：

进程内存中的stack和heap

stack : 是由程序侧经过系统调用向操做系统申请的，由操做系统管理和释放，不须要程序员手动管理；通常用于存放线程和函数中产生的临时变量。这块区域的数据使用速度较快，不用手动管理，省心省力。

heap：是由程序侧经过系统调用向操做系统申请的，可是须要程序员自行管理的内存区域，由于此区域的定位是global variable，用于存放全局的变量(虽然不少编程语言中不这么利用)； 程序员须要手动或者经过GC及时free或者delete此内存区域中的数据，可是也要注意：若是频繁的进行删除和添加，会致使内存碎片。

数据结构stack和heap

咱们再来看看数据结构中的stack和heap；

stack

后进先出LIFO的数据结构。

Heap

堆的定义：

• 彻底二叉树
• 每个节点的值都必须大于等于（或小于等于）其子树中每一个节点的值

根节点是最大数的叫作“大顶堆”，根节点是最小数的叫作“小顶堆”。

堆heap这种数据结构常常利用在“如何快速定位并获取到Top N最热门的xxx”，一般的作法以下图：

内存中的"stack和heap"与数据结构中的"stack和heap"的联系

一句话总结：进程内存中的栈区(stack)使用的数据结构就是stack，内存中的heap和数据结构中的heap则毫无关系。

看以下C代码：

int main() {
   int a = 3; 
   int b = 5;
   ret = add(a, b);
   printf("%d", ret);
   reuturn 0;
}

int add(int x, int y) {
   int sum = 0;
   sum = x + y;
   return sum;
}
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以上代码在栈区中的数据是这样的：

还及得上文中提到的：“进程内存中只有栈区(stack)数据是由高位向低位增加的，其他的均为由低位向高位增加吗？”

栈区用的数据结构是栈，函数变量的销毁和返回顺序用逆刚好符合stack先进后出的特色，我以为这是栈区(stack)逆序增加很重要的一点。

可是，最根本的缘由仍是在于：历史遗留问题。请看下图：

在当初那个内存空间及其短缺的年代，你认为左图仍是右图更适合“缓冲区”？由于stack区域和heap区域大小都是动态分配的，都有“不肯定性”，很显然，左图发生堆栈重叠更小，且更适合内存的充分利用。

Go变量的位置

咱们在写C、PHP、Java的时候，能够很容易的知道，所写的变量所在的位置：带new、malloc等字段的，那必定是在堆上分配了，至于后续GC怎么处理，有没有引用继续关联，堆有没与释放，程序是否存在内存泄露...这都是后续处理的问题了；变量的存储位置是妥妥的堆上了。可是，在用Go的时候要注意，new、make等等关键字都很差使，Go变量的位置不是由写程序的程序员来决定的，而是Go自行处理；因此可能你的变量是new出来的，可是，最终也不必定分配到堆上，极可能是分配在栈上。

Go把变量的位置在哪儿这件事对程序员“隐藏”了，Go自行处理；由于Go认为：变量的存储位置，会对程序的性能有必定影响，而Go是计划打造对性能有极致要求的程序，于是本身管了。 Go是这么管的： 首先，栈stack上的效率确定是比堆要高的，这算是常识；Go在编译期会对每个函数变量作判断，若是不可以判断此函数中的变量在返回以后是否仍被引用到，就给把变量扔堆heap上，不然，就扔栈stack上。可是注意：若是变量很是大，仍是会扔到堆heap上。

逃逸分析

咱们是否有办法知道咱们写的Go程序中变量的位置呢？ 答案是有的，Go向开发者提供了变量逃逸分析的工具

go build -gcflags '-m -l' main.go // 这里的main.go也能够是某个具体的二进制应用程序
复制代码

下面对以下代码进行逃逸分析：

import (
    "fmt"
)

func main(){
    a:= 3
    b := 5
    ret := add(a, b)
    fmt.Println(ret)
}

func add(x,y int)int {
    sum := x + y
    return sum
}
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分析结果:

./main.go:11:16: main ... argument does not escape
./main.go:11:16: ret escapes to heap

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