Go程序是如何编译并运行起来的（图文详解）

Go程序是如何编译的

从hello RdrB1te开始

package main    import "fmt"    func main() {     fmt.Println("hello RdrB1te")  }

不实际编译它，只输出它的编译过程：

go build -n

简单的编译过程分析：

上面的过程确认了两个事情：

• Runtime会永远随着用户代码一起编译
• 在windows平台上编译出来了一个exe的可执行文件

  Go 编译过程

  词法分析

  • 将源代码翻译成Token
  • Token是代码中的最小语义结构（如变量名、关键字、运算符等不可拆分的最小单元）

    句法分析

    • Token序列经过处理，变成语法树

      语义分析

      • 类型检查
      • 类型推断
      • 查看类型是否匹配
      • 函数调用内联
      • 逃逸分析

        中间码生成：

        • 为了处理不同平台的差异，先生成中间代码（SSA）

          查看从代码到中间码（SSA）生成的整个过程

          $env:GOSSAFUNC="main" # windows powershellexport GOSSAFUNC=main # linuxgo build

          会看到如下输出：

          用浏览器打开ssa.html文件：

          sources就是你的源代码，AST就是生成的语法树，genssa就是生成的与平台无关的中间码SSA，当然中间还有很多的其它步骤，这里不再列举，可以点击展开查看

          机器码生成：

          • 先生成Plan9汇编代码（与平台相关）
          • 最后编译为机器码
          • 输出的机器码为.a文件

            查看Plan9汇编代码

            go build -gcflags -S main.go

            链接：

            • 将各个包进行链接，包括runtime，最终生成可执行文件

              Go程序是如何运行起来的

              Go程序的入口？

              是下面的main方法吗？当然不是

              func main() {     fmt.Println("hello RdrB1te")  }

              是runtime包下面的rt0_xxx.s文件，下面以Linux x86芯片架构上面运行的rt0_linux-amd64.s举例：

              TEXT _rt0_amd64_linux(SB),NOSPLIT,$-8JMP_rt0_amd64(SB)

              只要用了x86芯片架构都要进入到_rt0_amd64这个方法中去，这个方法调到了哪里呢，选中双击shift，打开在文件中查找：找到下面这行

              在asm_amd64.s这个文件中的这段代码：

              TEXT _rt0_amd64(SB),NOSPLIT,$-8     MOVQ   0(SP), DI  // argc     LEAQ   8(SP), SI  // argv     JMP    runtime·rt0_go(SB)

              意思是读取命令行参数，复制参数数量argc和参数值argv到栈上，然后调用了runtime·rt0_go这个方法，这方法的位置就在这个文件的下面：

              TEXT runtime·rt0_go(SB),NOSPLIT|TOPFRAME,
              CALLruntime·check(SB)
                   // copy arguments forward on an even stack     MOVQ   DI, AX    // argc     MOVQ   SI, BX    // argv     SUBQ   $(5*8), SP    // 3args 2auto     ANDQ   $~15, SP     MOVQ   AX, 24(SP)     MOVQ   BX, 32(SP)       // create istack out of the given (operating system) stack.     // _cgo_init may update stackguard.   MOVQ   $runtime·g0(SB), DI

              上面这段的意思时初始化g0执行栈，g0是为了调度协程而产生的协程，g0是每个Go程序的第一个协程。继续往下面看，找到下面这段：

              func check(){}

              这行是第一次调用的go语言方法，要找到这个方法可以选中双击shift，找到下面这行：

              进入：

            • 检查各种类型的长度

            check方法主要是做运行时检测：

            • 检查指针操作
            • 检查结构体字段的偏移量
            • 检查atomic原子操作
            • 检查CAS操作

            CALL    runtime·check(SB)    MOVL   24(SP), AX    // copy argc  MOVL   AX, 0(SP)  MOVQ   32(SP), AX    // copy argv  MOVQ   AX, 8(SP)  CALL   runtime·args(SB)  CALL   runtime·osinit(SB)  CALL   runtime·schedinit(SB)    // create a new goroutine to start program  MOVQ   $runtime·mainPC(SB), AX       // entry  PUSHQ  AX  CALL   runtime·newproc(SB)  POPQ   AX

            • 检查栈大小是否是2的幂次

              继续往下看，可以通过Ctrl+Alt+左右箭头进行快速跳转回退或前进，退到这个位置：

            • 全局栈空间内存分配

            runtime·args(SB)：参数初始化runtime.args，对命令行中的参数进行处理，参数数量赋值给argc int32，参数值复制给argv **byte

            runtime·osinit：判断操作系统，执行相应的初始化组件，供调度器初始化所用

            runtime·schedinit: 初始化Go调度器。初始化调度器会做哪些事情：

            • 加载命令行参数到 os.Args
            • 堆内存空间的初始化
            • 加载操作系统环境变量
            • 初始化当前系统线程
            • 垃圾回收器的参数初始化
            • 算法初始化（map、hash）

                // create a new goroutine to start program     MOVQ   $runtime·mainPC(SB), AX       // entry     PUSHQ  AX     CALL   runtime·newproc(SB)     POPQ   AX       // start this M     CALL   runtime·mstart(SB)       CALL   runtime·abort(SB)  // mstart should never return     RET    // mainPC is a function value for runtime.main, to be passed to newproc.  // The reference to runtime.main is made via ABIInternal, since the  // actual function (not the ABI0 wrapper) is needed by newproc.  DATA   runtime·mainPC+0(SB)/8,$runtime·main(SB)

            • 设置 process 数量

              继续往下看：

              // The main goroutine.func main() {     doInit(&runtime_inittask) // 执行runtime包中的init方法   gcenable() // 启动GC垃圾回收器   doInit(&main_inittask) //执行用户包依赖的init方法   fn := main_main // 执行用户主函数main.mian()    fn()}

              MOVQ $runtime·mainPC(SB)：取mainPC的地址，这个mainPC的地址就是runtime·main这个方法的地址

              CALL runtime·newproc：创建一个新的协程（主协程），执行runtime·main这个方法（主函数），放入调度器等待调度

              CALL runtime·mstart(SB)：初始化一个M，用来调度主协程，主协程开始执行主函数。

              看下runtime·main这个方法里面干了什么，选中双击shift，找到下面这行：

              进入：

              //go:linkname main_main main.mainfunc main_main()

              按住ctrl进入main_main:

            • 执行runtime包中的init方法

            主协程执行主函数：

            • 启动GC垃圾回收器
            • 执行用户包依赖的init方法

            总结

            • 执行用户主函数main.mian()
            • Go启动时经历了检查、各种初始化、初始化协程调度的过程
            • main.main()也是在协程中运行的