探究 Go 語言 defer 語句的三種機制
Golang 的 1.13 版本 與 1.14 版本對 defer 進行了兩次優化，使得 defer 的效能開銷在大部分場景下都得到大幅降低，其中到底經歷了什麼原理？
這是因為這兩個版本對 defer 各加入了一項新的機制，使得 defer 語句在編譯時，編譯器會根據不同版本與情況，對每個 defer 選擇不同的機制，以更輕量的方式執行呼叫。
堆上分配
在 Golang 1.13 之前的版本中，所有 defer 都是在堆上分配，該機制在編譯時會進行兩個步驟：
- 在
defer語句的位置插入runtime.deferproc，當被執行時，延遲呼叫會被儲存為一個_defer記錄，並將被延遲呼叫的入口地址及其引數複製儲存，存入 Goroutine 的呼叫連結串列中。 - 在函式返回之前的位置插入
runtime.deferreturn，當被執行時，會將延遲呼叫從 Goroutine 連結串列中取出並執行，多個延遲呼叫則以 jmpdefer 尾遞迴呼叫方式連續執行。
這種機制的主要效能問題存在於每個 defer 語句產生記錄時的記憶體分配，以及記錄引數和完成呼叫時引數移動的系統呼叫開銷。
棧上分配
Go 1.13 版本新加入 deferprocStack 實現了在棧上分配的形式來取代 deferproc，相比後者，棧上分配在函式返回後 _defer 便得到釋放，省去了記憶體分配時產生的效能開銷，只需適當維護 _defer 的連結串列即可。
編譯器有自己的邏輯去選擇使用 deferproc
deferprocStack，大部分情況下都會使用後者，效能會提升約 30%。不過在 defer 語句出現在了迴圈語句裡，或者無法執行更高階的編譯器優化時，亦或者同一個函式中使用了過多的 defer 時，依然會使用 deferproc。
開放編碼
Go 1.14 版本繼續加入了開發編碼（open coded），該機制會將延遲呼叫直接插入函式返回之前，省去了執行時的 deferproc 或 deferprocStack 操作，在執行時的 deferreturn 也不會進行尾遞迴呼叫，而是直接在一個迴圈中遍歷所有延遲函式執行。
這種機制使得 defer 的開銷幾乎可以忽略，唯一的執行時成本就是儲存參與延遲呼叫的相關資訊，不過使用此機制需要一些條件：
- 沒有禁用編譯器優化，即沒有設定
-gcflags "-N"； - 函式內
defer的數量不超過 8 個，且返回語句與延遲語句個數的乘積不超過 15； defer不是在迴圈語句中。
該機制還引入了一種元素 —— 延遲位元（defer bit），用於執行時記錄每個 defer 是否被執行（尤其是在條件判斷分支中的 defer），從而便於判斷最後的延遲呼叫該執行哪些函式。
延遲位元的原理：
同一個函式內每出現一個 defer 都會為其分配 1 個位元，如果被執行到則設為 1，否則設為 0，當到達函式返回之前需要判斷延遲呼叫時，則用掩碼判斷每個位置的位元，若為 1 則呼叫延遲函式，否則跳過。
為了輕量，官方將延遲位元限制為 1 個位元組，即 8 個位元，這就是為什麼不能超過 8 個 defer 的原因，若超過依然會選擇堆疊分配，但顯然大部分情況不會超過 8 個。
用程式碼演示如下：
deferBits = 0 // 延遲位元初始值 00000000
deferBits |= 1<<0 // 執行第一個 defer，設定為 00000001
_f1 = f1 // 延遲函式
_a1 = a1 // 延遲函式的引數
if cond {
// 如果第二個 defer 被執行，則設定為 00000011，否則依然為 00000001
deferBits |= 1<<1
_f2 = f2
_a2 = a2
}
...
exit:
// 函式返回之前，倒序檢查延遲位元，通過掩碼逐位進行與運算，來判斷是否呼叫函式
// 假如 deferBits 為 00000011，則 00000011 & 00000010 != 0，因此呼叫 f2
// 否則 00000001 & 00000010 == 0，不呼叫 f2
if deferBits & 1<<1 != 0 {
deferBits &^= 1<<1 // 移位為下次判斷準備
_f2(_a2)
}
// 同理，由於 00000001 & 00000001 != 0，呼叫 f1
if deferBits && 1<<0 != 0 {
deferBits &^= 1<<0
_f1(_a1)
}總結
以往 Golang defer 語句的效能問題一直飽受詬病，最近正式釋出的 1.14 版本終於為這個爭議畫上了階段性的句號。如果不是在特殊情況下，我們不需要再計較 defer 的效能開銷。
參考資料
[1] Ou Changkun - Go 語言原本:
https://changkun.de/golang/zh-cn/part2runtime/ch09lang/defer/
[2] 峰雲就她了 - go1.14實現defer效能大幅度提升原理:
http://xiaorui.cc/archives/6579
[3] 34481-opencoded-defers:
https://github.com/golang/proposal/blob/master/design/34481-opencoded-defers.md
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