Golang中的內置函式

??Go中存在著不少內置函式，此類函式并不需要引入相關Package就可以直接使用該類函式，在Go的原始碼builtin包的builtin.go中定義Go所有的內置函式；但該檔案僅僅是定義描述出了所有內置函式，并不包含函式的任何實作代碼，該檔案除了定義了內置函式還定義了部分內置型別；

內置函式使用

len(“123”)
println(“log”)
fmt.Println(“fmt”)   // 非內置函式使用，呼叫fmt包中的函式

常用內置函式

close： 用于發送方關閉chan，僅適用于雙向或發送通道，
len、cap： 用于獲取陣列、Slice、map、string、chan型別資料的長度或數量，len回傳長度、cap回傳容量；
new、make： new用于值型別、用戶定義型別的記憶體分配，new(T)將分配T型別零值回傳其指向T型別的指標；make用于參考型別（Slice、map、chan）記憶體分配回傳初始化的值，不同型別使用有所區別，

make(chan int)  創建無緩沖區的通道  
make(chan int,10)  創建緩沖區為10的通道  
make([]int,1,5)   創建長度為1，容量為5的slice  
make([]int,5) 創建容量長度都為5的slice  
make(map[int] int) 創建不指定容量的map  
make(map[int] int,2) 創建容量為2的map  

copy、apped： 用于復制slice與為slice追加元素；
print、println： 用于列印輸出；
panic、recover： 用于錯誤處理；
delete： 用于洗掉map中的指定key

內置函式len的實作

??我們在builtin中僅僅只是看到了內置函式的定義描述，并沒有函式的具體實作，也沒有再其他包中找到具體的實作，那該內置函式到底是怎么實作的呢，
??Golang是一種編譯型語言，Go程式在運行前需要先通過編譯器生成二進制碼才能在目標機器上運行，Go的內置函式處理正是藏身于編譯器當中，下面將簡單分析len內置函式的具體實作；
??通常的編譯器都包含了詞法分析、語法分析、型別檢查、中間代碼生成、機器碼生成這幾個階段，Go編譯器也不例外；
??不同的計算機架構有著不同的機器碼，直接把高級語言生成機器碼相對比較困難，對高級語言的優化分析也不容易做，所以需要借助中間代碼，Go編譯器所生成的中間代碼具有靜態單賦值特征（Static Single Assigment, SSA），具有該特征的中間代碼每個變數只會被賦值一次，通過該特征在中間代碼分析時就可以明確發現哪些無效代碼，機器碼生成時就可減少某些無效指令，進而減少指令的執行，內置函式正是在中間代碼階段進行具體實作的；

len內置函式在編譯器實作

??在編譯器的cmd\compile\internal\gc\universe.go類中可以看到每個內置函式在編譯器中對應著一個Op（Operator）；

var builtinFuncs = [...]struct {
name string
op   Op
}{
{"append", OAPPEND},
{"cap", OCAP},
{"close", OCLOSE},
{"complex", OCOMPLEX},
{"copy", OCOPY},
{"delete", ODELETE},
{"imag", OIMAG},
{"len", OLEN},
{"make", OMAKE},
{"new", ONEW},
{"panic", OPANIC},
{"print", OPRINT},
{"println", OPRINTN},
{"real", OREAL},
{"recover", ORECOVER},
}

len函式對應的Op為OLEN；
??在cmd\compile\internal\gc\syntax.go 語法樹相關的定義中我們亦可看到OLEN的定義；

??len函式支持獲取多種型別變數的長度或容量，這也就說明了該函式的實作可能不只有一種或許每種型別對應著一種實作；
??len函式支持的型別有：string、array、slice、map，chan；從中我們可以簡單把型別分為兩類：string、陣列為長度固定的，slice、map、chan為動態長度的，針對固定長度型別len是當作常量來實作的；

len對于固定長度型別的實作：
??在編譯器的原始碼cmd\compile\internal\gc\const.go中我們可以發現evconst函式有這樣一段代碼；

func evconst(n *Node) {
   ...
 // Pick off just the opcodes that can be constant evaluated.
switch op := n.Op; op {
case OCAP, OLEN:
	fmt.Println("const:",nl,nl.Type.Etype)
	switch nl.Type.Etype {
	case TSTRING:
		if Isconst(nl, CTSTR) {
			setintconst(n, int64(len(strlit(nl))))
		}
	case TARRAY:
		if !hascallchan(nl) {
			setintconst(n, nl.Type.NumElem())
		}
	}
...
}
...
}

??這段代碼中可以看到針對string型別是直接獲取nl的長度放入到Node當中的，該節點為AST的literal節點，此處的nl為len所接收的字串；
??針對陣列型別也類似直接獲取陣列的長度寫入常量；
??此處所寫入的值也就是len函式所回傳的值；

len對動態長度型別的的實作：
??在編譯器原始碼cmd\compile\internal\gc\ssa.go中有這么一段代碼：

// expr converts the expression n to ssa, adds it to s and 
returns the ssa result.
func (s *state) expr(n *Node) *ssa.Value {
...
case OLEN, OCAP:
	switch {
	case n.Left.Type.IsSlice():
		op := ssa.OpSliceLen
		if n.Op == OCAP {
			op = ssa.OpSliceCap
		}
		v:= s.newValue1(op, types.Types[TINT], s.expr(n.Left))
		fmt.Println("ssa...",v.LongString(),"-",n.Left.Op)
		return v
	case n.Left.Type.IsString(): // string; not reachable for OCAP
		v:=s.newValue1(ssa.OpStringLen, types.Types[TINT], s.expr(n.Left))
		fmt.Println("string...",v.LongString(),n.Left.Op)
		return v
	case n.Left.Type.IsMap(), n.Left.Type.IsChan():
		return s.referenceTypeBuiltin(n, s.expr(n.Left))
	default: // array
		fmt.Println("array:",n.Left.Type.NumElem())
		return s.constInt(types.Types[TINT], n.Left.Type.NumElem())
	}
...
}

??從中可以看到針對各種型別的處理，此處也有string與array型別的處理但并未執行到，未發現起到了作用，如知道請告知；
??針對slice型別此處轉成了OpSliceLen操作，在 builtin優化階段將 通過 (SliceLen (SliceMake _ len _)) -> len直接替換為slice的長度，此處呼叫的代碼為：cmd\compile\internal\ssa\rewritegeneric.go中的rewriteValuegeneric_OpSliceLen函式；
??針對map/chan型別，此處呼叫了referenceTypeBuiltin函式，

參考資料：
https://github.com/golang/go

文章首發地址：Solinx
https://mp.weixin.qq.com/s/iO5qjcCql-MPJiatUtdiHQ

標籤：Go

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