[s5 | 2024] Программирование на Go, Панасюк И.А., лекция 5

• Обсуждение инфраструктуры языка, его истории и подводных камней.  

• Переход к обсуждению языка Go на следующей неделе.  

• История языка связана с компанией Bell Labs и операционной системой Plan 9.  

• Bell Labs создала операционную систему Plan 9 для программистов в Силиконовой долине.  

• В системе был свой ассемблер и компилятор, что обеспечивало портативность кода.  

• План 9 включала концепцию файлов и специальный протокол для обмена данными.  

• В Plan 9 был специальный протокол для обмена файлами.  

• В системе появился язык ассемблера с примитивами синхронизации.  

• Язык ассемблера ввел концепцию общения процессов через примитивы абстракции.  

• Go перенял множество парадигм и концепций от Plan 9 и ассемблера.  

• Роб Пайк, создатель Go, участвовал в разработке Plan 9 и ассемблера.  

• Go унаследовал идеи и конструкции от Plan 9, что объясняет его особенности.  

• Go был создан в 2007 году на основе Plan 9 и ассемблера.  

• Первые версии Go собирались только на Plan 9.  

• Go перенял концепцию компиляции для разных архитектур, что важно для его универсальности.  

• Компилятор начинает с парсинга лексем.  

• Строится абстрактное синтаксическое дерево AST.  

• AST используется для проверки типов и проведения чекинга.  

• Компилятор преобразует программу в низкоуровневое представление.  

• Процесс называется нодингом.  

• Это позволяет оптимизировать код на более низком уровне.  

• Компилятор может оптимизировать код на основе профилей.  

• Пример: часто вызываемые функции могут быть убраны.  

• Виртуализация помогает уменьшить накладные расходы на интерфейсы.  

• Го заменяет виртуальные вызовы на статические.  

• Это уменьшает накладные расходы на этапе компиляции.  

• Не всегда возможна виртуализация, например, для defer.  

• Escape analysis анализирует код для определения, нужно ли лоцировать переменные на хиппи.  

• Пример: локальные переменные могут оставаться на стеке.  

• Построение графа для анализа и оптимизации кода.  

• Дивертуализация помогает избежать использования таблиц виртуальных функций.  

• Это ускоряет выполнение кода.  

• Пример: вызов метода интерфейса без использования таблицы виртуальных функций.  

• Оптимизации применяются на этапе компиляции.  

• Статический символ форум - более сильная форма компиляции.  

• Переменные могут быть присвоены значение только один раз.  

• Пример блока управления и констант.  

• Возможность применения более сложных оптимизаций.  

• Пример удаления проверок на nil.  

• Тристи функции - функции с готовой оптимизированной реализацией.  

• Пример использования векторных инструкций в C++.  

• В Go таких функций пока нет, что мотивирует изучение ассемблера.  

• Удаление проверок на nil и неисполняемого кода.  

• Пример использования нил чекер от Uber.  

• Оптимизация кода на уровне кода.  

• Баунсшн - проверка длины слайса перед доступом.  

• Оптимизация для часто используемых функций.  

• Возможность избежать проверок в определенных случаях.  

• Публичные правила компиляции в Go.  

• Возможность добавления новых правил для оптимизации.  

• Примеры использования правил в компаниях.  

• Мемори сейф гарантирует безопасность памяти.  

• Баунсшн предотвращает ошибки при обращении к массивам.  

• Специальные инструкции для проверки индексов в слайсах.  

• По умолчанию проверка корректности индекса не нужна.  

• Отключение проверки может быть полезно в редких случаях, например, при работе с индексами в слайсах.  

• Пример использования проверки можно найти на сайте вопросов-ответов.  

• Лексический анализ преобразуется в абстрактное дерево.  

• Промежуточное представление компилятора оптимизируется.  

• Преобразование в машинное представление зависит от конкретной архитектуры.  

• Компилятор генерирует сэмблер, который затем преобразуется в машинный код.  

• Пример: инструкция MOV для ARM, где размер слова составляет 32 бита.  

• Сэмблер позволяет абстрагироваться от машинных инструкций, называя их простыми именами.  

• В Go есть различные инструменты, такие как компиляторы, линтеры, док-тулы и профилировщики.  

• Go имеет специальный компилятор для микроконтроллеров и веб-серверов.  

• Вопрос о том, почему Go использует LLVM, будет рассмотрен далее.  

• LLVM — это проект, который преобразует языки программирования в промежуточное представление.  

• Промежуточное представление оптимизируется для конкретной архитектуры.  

• LLVM использует инструкции, такие как mem и branch, для оптимизации кода.  

• Компилятор имеет бэкенд и фронтенд.  

• Фронтенд преобразует язык программирования в промежуточное представление.  

• Бэкенд оптимизирует это представление.  

• Go не использует LLVM из-за медленной компиляции.  

• LLVM фокусируется на скорости компиляции, что не подходит для Go.  

• В Go есть сторонний компилятор golang, который быстрее, но не в стандартной библиотеке.  

• В Go есть несколько компиляторов, включая gcgo.  

• gcgo используется для создания бинарников меньшего размера.  

• В Go есть своя структура компиляции, что позволяет легко добавлять новые архитектуры.  

• Ассемблер Go был скопирован с Plan 9.  

• Добавление новой архитектуры в Go требует написания нескольких таблиц.  

• Компиляция Go позволяет легко добавлять новые платформы.  

• Ассемблер Go позволяет использовать специфические инструкции для синхронизации и шифрования.  

• Использование ассемблера в Go ускоряет работу с криптографией и числами с плавающей точкой.  

• Ассемблер Go помогает писать более эффективный код.  

• В Go нет встроенных функций для реализации различных инструкций.  

• В отличие от C++ и других языков, в Go нет возможности использовать аппаратные инструкции для оптимизации кода.  

• Использование ассемблера для оптимизации кода в Go возможно, но требует дополнительных усилий.  

• Разные архитектуры процессоров имеют разные размеры регистров.  

• На ARM, например, регистры могут быть 128-битными, а на Intel — 512-битными.  

• Использование регистров может ускорить выполнение кода, особенно для операций с большими объемами данных.  

• В Go есть смешанный компилятор, включающий стадии ассемблера и машинного кода.  

• Ассемблер зависит от архитектуры процессора, под которую компилируется приложение.  

• Пример: инструкция MOVD на ARM и x86 различается из-за разных размеров машинных слов.  

• Синтаксис ассемблера зависит от архитектуры процессора.  

• На ARM и x86 инструкции могут иметь разные формы, например, MOVD и MOVQ.  

• Эти различия влияют на правила парсинга и работу кода.  

• На курсе будет домашнее задание с использованием ассемблера.  

• Студенты смогут писать код на ассемблере для ARM, который будет работать на ARM-процессорах.  

• Важно понимать различия в синтаксисе ассемблера для разных архитектур.  

• В Go существуют разные соглашения о вызовах функций в зависимости от места написания функции.  

• Это может быть важно учитывать при написании и отладке кода.  

• В Go есть два соглашения о вызовах: zero и stable.  

• Zero основано на передаче аргументов через стек.  

• Stable позволяет компилятору оптимизировать передачу аргументов через регистры.  

• Компилятор может оптимизировать передачу аргументов через регистры.  

• Функции, скомпилированные с использованием stable, помечаются директивой.  

• Пример кода для сложения чисел доступен на GitHub.  

• Функции в Go создаются с использованием директив.  

• Директивы позволяют использовать макросы и оптимизировать код.  

• Пример функции для сложения чисел включает использование директивы noinline.  

• Функции объявляются с использованием ключевого слова func.  

• Путь к функции указывается с использованием специальных символов.  

• Пример объявления функции для сложения чисел.  

• Регистр SSB хранит адрес начала адресного пространства.  

• Это позволяет легко обращаться к глобальным объектам.  

• Пример использования регистра для объявления функции.  

• Компилятор вставляет специальные функции для проверки стека.  

• Директива noinline позволяет избежать расширения стека.  

• Пример использования директивы для функции сложения чисел.  

• Объяснение функции и использование но сплит.  

• Объяснение регистров и инструкции моф.  

• Пример сложения двух чисел с использованием регистров.  

• Объяснение инструкции моф и её режимов.  

• Пример использования моф для сложения аргументов функции.  

• Возвращение результата сложения.  

• Введение виртуальных регистров в Go.  

• Пример использования статического регистра для глобальных переменных.  

• Объяснение соглашения о вызовах и использование фп.  

• Объяснение использования фп для указания адресов аргументов.  

• Пример именования аргументов и использования моф.  

• Объяснение работы с указателями и аргументами.  

• Объяснение разницы между арм и м4.  

• Объяснение, почему дабл ворд равен восьми байтам.  

• Объяснение, что ферст стек - это просто название.  

• Объяснение инструкции лдпр и её использования.  

• Объяснение, как дебагер Go работает с самописными функциями.  

• Возможность написания специфичных машинных инструкций в Go.  

• Объявление функций в Go требует указания имени и адреса.  

• Имена функций могут быть любыми и используются для документирования кода.  

• Функции в Go не имеют тела, только декларацию.  

• Функции в Go можно вызывать из скошенного кода.  

• Декларация функции включает имя, аргументы и тип возвращаемого значения.  

• Компилятор Go не ругается на отсутствие реализации функции, если рядом есть файл с расширением .c.  

• Пример кода для вызова функции в Go.  

• Инструкция mov используется для доступа к аргументам функции.  

• Результат функции возвращается после всех аргументов.  

• В Go можно возвращать несколько значений.  

• Возвращаемое значение должно быть выровнено по указателю системы.  

• Пример кода для возврата нескольких значений.  

• Директива на спит указывает, что стек не будет расти.  

• Компилятор вставляет инструкции для работы с потоками и стеком.  

• Пример использования директивы на спит для предотвращения роста стека.  

• Вопросы по Go и Go Asm.  

• Возможность перерыва и сессии вопросов.  

• Пример функции для сложения двух чисел.  

• Обсуждение кода и функций в слайдах.  

• Вопрос о порядке объявления и реализации функций.  

• Пример использования функции в Go.  

• Использование ключевого слова `col` для вызова функций в Go.  

• Объяснение, как компилятор обрабатывает объявления функций.  

• Вопрос о расширении стека и возвращении значений.  

• Объяснение, что такое `int` функция и её оптимизация.  

• Пример использования ассемблера для оптимизации кода.  

• Совместимость Go с языком C и использование ассемблера для оптимизации.  

• Примеры ускорения кода с помощью ассемблера.  

• Проблемы с переносом кода на другие платформы.  

• Использование переменных `goarch` и `goos` для компиляции кода.  

• Объяснение работы с регистрами в Go.  

• Пример использования слайсов в Go.  

• Обращение к элементам слайсов и использование указателей.  

• Обсуждение встроенного линка и линку-листа в Go.  

• Вопрос о минусах создания собственного линка-листа с конкретными свойствами для каждой ноды.  

• Решение создать параметризованный линк-лист для удобства.  

• Обсуждение параметризации линка-листа и его использования.  

• Вопрос о зависимости нод в линке-листе от задачи.  

• Важность наличия итератора для линка-листа.  

• Введение в интерфейс ошибки в Go.  

• Обсуждение возврата ошибок в Go и их обработки.  

• Различие между паником и исключением в Go.  

• Объяснение, почему паник в Go не является исключением.  

• Оптимизация управления программой на исключениях.  

• Пример использования паника в Go и его оптимизация.  

• Объяснение промежуточной формы в компиляторе.  

• Идея о том, что переменные представляются только один раз.  

• Важность понимания работы компилятора для оптимизации кода.