戈朗 : index efficiency of array

Question

这是一个简单的程序。测试环境:debian 8，go 1.4.2

联合.go:

package main

import "fmt"

type A struct {
    t int32
    u int64
}

func test() (total int64) {
    a := [...]A{{1, 100}, {2, 3}}

    for i := 0; i < 5000000000; i++ {
        p := &a[i%2]
        total += p.u
    }
    return
}
func main() {
    total := test()
    fmt.Println(total)
}

联合.c:

#include <stdio.h>

struct A {
    int t;
    long u;
};

long test()
{
    struct A a[2];
    a[0].t = 1;
    a[0].u = 100;
    a[1].t = 2;
    a[1].u = 3;

    long total = 0;
    long i;
    for (i = 0; i < 5000000000; i++) {
        struct A* p = &a[i % 2];
        total += p->u;
    }
    return total;
}
int main()
{
    long total = test();
    printf("%ld\n", total);
}

结果比较:

Go:

257500000000

real    0m9.167s
user    0m9.196s
sys 0m0.012s

C:

257500000000

real    0m3.585s
user    0m3.560s
sys 0m0.008s

go好像编译了很多奇怪的汇编代码(可以用objdump -D查看)

例如，为什么 movabs $0x12a05f200,%rbp 出现两次？

  400c60:       31 c0                   xor    %eax,%eax
  400c62:       48 bd 00 f2 05 2a 01    movabs $0x12a05f200,%rbp
  400c69:       00 00 00 
  400c6c:       48 39 e8                cmp    %rbp,%rax
  400c6f:       7d 46                   jge    400cb7 <main.test+0xb7>
  400c71:       48 89 c1                mov    %rax,%rcx
  400c74:       48 c1 f9 3f             sar    $0x3f,%rcx
  400c78:       48 89 c3                mov    %rax,%rbx
  400c7b:       48 29 cb                sub    %rcx,%rbx
  400c7e:       48 83 e3 01             and    $0x1,%rbx
  400c82:       48 01 cb                add    %rcx,%rbx
  400c85:       48 8d 2c 24             lea    (%rsp),%rbp
  400c89:       48 83 fb 02             cmp    $0x2,%rbx
  400c8d:       73 2d                   jae    400cbc <main.test+0xbc>
  400c8f:       48 6b db 10             imul   $0x10,%rbx,%rbx
  400c93:       48 01 dd                add    %rbx,%rbp
  400c96:       48 8b 5d 08             mov    0x8(%rbp),%rbx
  400c9a:       48 01 f3                add    %rsi,%rbx
  400c9d:       48 89 de                mov    %rbx,%rsi
  400ca0:       48 89 5c 24 28          mov    %rbx,0x28(%rsp)
  400ca5:       48 ff c0                inc    %rax
  400ca8:       48 bd 00 f2 05 2a 01    movabs $0x12a05f200,%rbp
  400caf:       00 00 00 
  400cb2:       48 39 e8                cmp    %rbp,%rax
  400cb5:       7c ba                   jl     400c71 <main.test+0x71>
  400cb7:       48 83 c4 20             add    $0x20,%rsp
  400cbb:       c3                      retq   
  400cbc:       e8 6f e0 00 00          callq  40ed30 <runtime.panicindex>
  400cc1:       0f 0b                   ud2    
        ...

而 C 程序集更干净:

0000000000400570 <test>:
  400570:       48 c7 44 24 e0 64 00    movq   $0x64,-0x20(%rsp)
  400577:       00 00 
  400579:       48 c7 44 24 f0 03 00    movq   $0x3,-0x10(%rsp)
  400580:       00 00 
  400582:       b9 64 00 00 00          mov    $0x64,%ecx
  400587:       31 d2                   xor    %edx,%edx
  400589:       31 c0                   xor    %eax,%eax
  40058b:       48 be 00 f2 05 2a 01    movabs $0x12a05f200,%rsi
  400592:       00 00 00 
  400595:       eb 18                   jmp    4005af <test+0x3f>
  400597:       66 0f 1f 84 00 00 00    nopw   0x0(%rax,%rax,1)
  40059e:       00 00 
  4005a0:       48 89 d1                mov    %rdx,%rcx
  4005a3:       83 e1 01                and    $0x1,%ecx
  4005a6:       48 c1 e1 04             shl    $0x4,%rcx
  4005aa:       48 8b 4c 0c e0          mov    -0x20(%rsp,%rcx,1),%rcx
  4005af:       48 83 c2 01             add    $0x1,%rdx
  4005b3:       48 01 c8                add    %rcx,%rax
  4005b6:       48 39 f2                cmp    %rsi,%rdx
  4005b9:       75 e5                   jne    4005a0 <test+0x30>
  4005bb:       f3 c3                   repz retq 
  4005bd:       0f 1f 00                nopl   (%rax)

谁能解释一下？谢谢!

Answer 1

主要区别在于数组边界检查。在 Go 程序的反汇编转储中，有:

400c89:       48 83 fb 02             cmp    $0x2,%rbx
400c8d:       73 2d                   jae    400cbc <main.test+0xbc>
...
400cbc:       e8 6f e0 00 00          callq  40ed30 <runtime.panicindex>
400cc1:       0f 0b                   ud2    

因此，如果 %rbx 大于或等于 2，那么它会跳转到对 runtime.panicindex 的调用。鉴于您正在使用大小为 2 的数组，这显然是边界检查。您可以提出这样的论点，即编译器应该足够聪明，可以在这种可以静态确定索引范围的特定情况下跳过边界检查，但它似乎还不够聪明，无法这样做。

虽然您看到此微基准测试有明显的性能差异，但可能值得考虑这是否真的代表了您的实际代码。如果您在循环中做其他事情，差异可能不太明显。

虽然边界检查确实有成本，但在许多情况下，它比程序继续未定义行为的替代方案要好。