3.2 go关键字

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2023-12-01

在Go语言中，表达式go f(x, y, z)会启动一个新的goroutine运行函数f(x, y, z)。函数f，变量x、y、z的值是在原goroutine计算的，只有函数f的执行是在新的goroutine中的。显然，新的goroutine不能和当前go线程用同一个栈，否则会相互覆盖。所以对go关键字的调用协议与普通函数调用是不同的。

首先，让我们看一下如果是C代码新建一条线程的实现会是什么样子的。大概会先建一个结构体，结构体里存f、x、y和z的值。然后写一个help函数，将这个结构体指针作为输入，函数体内调用f(x, y, z)。接下来，先填充结构体，然后调用newThread(help, structptr)。其中help是刚刚那个函数，它会调用f(x, y, z)。help函数将作为所有新建线程的入口函数。

这样做有什么问题么？没什么问题...只是这样实现代价有点高，每次调用都会花上不少的指令。其实Go语言中对go关键字的实现会更加hack一些，避免了这么做。

先看看正常的函数调用，下面是调用f(1, 2, 3)时的汇编代码：

	MOVL    $1, 0(SP)
	MOVL    $2, 4(SP)
	MOVL    $3, 8(SP)
	CALL    f(SB)

首先将参数1、2、3进栈，然后调用函数f。

下面是go f(1, 2, 3)生成的代码：

	MOVL    $1, 0(SP)
	MOVL    $2, 4(SP)
	MOVL    $3, 8(SP)
	PUSHQ   $f(SB)
	PUSHQ   $12
	CALL    runtime.newproc(SB)
	POPQ    AX
	POPQ    AX

对比一个会发现，前面部分跟普通函数调用是一样的，将参数存储在正常的位置，并没有新建一个辅助的结构体。接下来的两条指令有些不同，将f和12作为参数进栈而不直接调用f，然后调用函数runtime.newproc。

12是参数占用的大小。runtime.newproc函数接受的参数分别是：参数大小，新的goroutine是要运行的函数，函数的n个参数。

在runtime.newproc中，会新建一个栈空间，将栈参数的12个字节拷贝到新栈空间中并让栈指针指向参数。这时的线程状态有点像当被调度器剥夺CPU后一样，寄存器PC、SP会被保存到类似于进程控制块的一个结构体struct G内。f被存放在了struct G的entry域，后面进行调度器恢复goroutine的运行，新线程将从f开始执行。

和前面说的如果用C实现的差别就在于，没有使用辅助的结构体，而runtime.newproc实际上就是help函数。在函数协议上，go表达式调用就比普通的函数调用多四条指令而已，并且在实际上并没有为go关键字设计一套特殊的东西。不得不说这个做法真的非常精妙！

总结一个，go关键字的实现仅仅是一个语法糖衣而已，也就是：

	go f(args)

可以看作

	runtime.newproc(size, f, args)

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