读<一例 Go 编译器代码优化 bug 定位和修复解析>

看到一例 Go 编译器代码优化 bug 定位和修复解析这样一篇文章,感觉有些意思. 在此复现和记录

在Go 1.16版本下,是没有这个bug的(已修复). 参照gvm:灵活的Go版本管理工具将Go版本切至有问题的1.13.5(或1.14.6)

➜  go version
go version go1.13.5 darwin/amd64

package main

import "fmt"

func main() {

    sli := []int32{1, 2, 3, 4, 5, 6}

    // 如果是这种方式声明的sli, 依然会出bug
    //var sli []int32
    //sli = []int32{1, 2, 3, 4, 5, 6}

    // 如果是这种方式声明的sli, 则不会出bug
    //sli := make([]int32, 0)
    //sli = append(sli, 1, 2, 3, 4, 5, 6)

    for k, v := range sli { //如果把sli改为 []int32{1, 2, 3, 4, 5, 6},也不会出bug

        if k+1 < 1 { //去掉这个不会被执行进,没啥用的判断,则也不会出bug; 改为if k+2 < 2 {,也不会出bug
            panic("")
        }

        fmt.Println("=========")

        fmt.Println(k, v)
    }
}

执行结果:

=========
0 1
=========
1 2
=========
2 3
=========
3 4
=========
4 5
=========
5 6
=========
6 622680
=========
7 192
=========
8 17477952
=========
9 0
=========
10 17733712
=========
11 0
=========
12 17475456
=========
13 0
=========
14 622792
=========
15 192
=========
16 17475584

...

在线查看&比对给定程序编译产出的汇编结果. 该网站好评!

其实 Go 的编译器的实现中规中矩，相比于 GCC/Clang 等老牌编译器甚至有些简陋，许多优化并未实现

"Go 编译器提供了非常方便的功能，可以查看各个优化 pass 前后的 SSA IR，只需要在编译时，增加一个 GOSSAFUNC=xxx 环境变量即可，xxx 即为想要分析的函数的名字，因为 Go 编译器内部的优化都是函数级别的。比如上图的例子，只需要运行 GOSSAFUNC=main go build ssaexample.go，编译器就会将 SSA IR 结果输出到当前目录的 ssa.html 中，用浏览器打开即可。"

用浏览器打开当前目录的 ssa.html:

执行 GOSSAFUNC=main go build 1.go

浏览器打开:

prove pass 的功能是对全局中 SSA 值的取值范围做一个推断,这样就可以消除掉许多不必要的分支判断

Go 是内存安全的语言，所以所有的 slice 取元素操作都需要做一个检查，来判断取元素用的下标是否超出了 slice 的范围，这个操作叫做 bound check。但是实际上，很多代码中在编译期就能确定这个下标是否越界，那么我们就可以将原本需要在运行期做 bound check 的检查给消除掉，这步优化叫做 bound check elimination (即 BCE)

如下这样的写法在Go源码中非常多

可参考 Go 官方标准编译器中所做的优化之 Bounds Check Elimination

通过日志中的关键字, 能找到只有 findIndVar 和 addLocalInductiveFacts 这两个函数中会打这条日志，结合上下文和相关注释不难看出实际上问题是出在 addLocalInductiveFacts 这个函数上。addLocalInductiveFacts 具体是什么功能呢？从注释中不难看出，这里的功能是匹配到一种特殊的代码 pattern，即类似 repeat until 的逻辑，在循环末尾判断某个条件是否成立