Go-07 变量的生命周期

╰半夏微凉° 2023-06-12 06:28 12阅读 0赞

变量的生命周期指的是在程序运行期间变量有效存在的时间间隔。对于在包级别（函数外部）声明的变量来说，它们的生命周期和整个程序的运行周期是一致的，而相比之下，局部变量的生命周期则是动态的，每次从创建一个新变量的声明语句开始，直到该变量不再被引用为止，然后变量的存储空间可能会被回收。函数的参数变量和返回值变量都是局部变量，它们在函数每次被调用的时候创建。  
  
例如，下面摘录的部分代码片段：

for t := 0.0; t < cycles*2*math.Pi; t += res {
        x := math.Sin(t)
        y := math.Sin(t*freq + phase)
        img.SetColorIndex(size+int(x*size+0.5), size+int(y*size+0.5),
            blackIndex)
    }

提示：函数的右小括号`)`也可以另起一行书写，同时为了防止编译器在行尾自动插入分号而导致的编译错误，可以在末尾的参数变量后面显式插入逗号。像下面这样：

for t := 0.0; t < cycles*2*math.Pi; t += res {
        x := math.Sin(t)
        y := math.Sin(t*freq + phase)
        img.SetColorIndex(
            size+int(x*size+0.5), size+int(y*size+0.5),
            blackIndex, // 最后插入的逗号不会导致编译错误，这是Go编译器的一个特性
        )               // 小括号另起一行缩进，和大括号的风格保存一致
    }

在每次循环的开始会创建临时变量 t，然后在每次循环迭代中创建临时变量 x 和 y。

那么Go语言的自动垃圾收集器是如何知道一个变量何时可以被回收的呢？这里我们可以避开完整的技术细节，基本的实现思路是，遍历当前运行程序中变量（包括全局变量与局部变量）的指针和引用，查看是否可以通过某个指针或引用找到该变量，如果找不到则说明该变量已经不再被使用，可以被自动垃圾收集器回收。

因为一个变量的有效周期只取决于是否可达，所以一个循环内部的局部变量的生命周期可能超出其局部作用域。同时，局部变量可以在函数返回之后依然存在。  
  
编译器会自动选择在栈上还是在堆上分配局部变量的内存空间，使用 var 或 new 关键字声明变量并不会影响编译器的选择。

var global *int
    
    func f() {
        var x int
        x = 1
        global = &x
    }
    func g() {
        y := new(int)
        *y = 1
    }

函数 f 里的变量 x 必须在堆上分配，因为它在函数退出后依然可以通过包级别的 global 变量找到，虽然它是在函数内部定义的，用Go语言的术语说，这个局部变量 x 从函数 f 中逃逸了。  
  
相反，当函数 g 返回时，变量 \*y 将是不可达的，也就是说变量 \*y 可以马上被回收，因此，\*y 并没有从函数 g 中逃逸，编译器可以选择在栈上分配 \*y 的存储空间（也可以选择在堆上分配，然后由Go语言的 GC 回收这个变量的内存空间）。  
  
在实际开发的过程中，并不需要刻意的实现变量的逃逸行为，因为变量的逃逸需要额外分配内存空间，同时对程序的性能也会有细微的影响。  
  
Go语言的自动垃圾收集器可以帮助我们完成垃圾回收的工作，但并不是代表着我们可以完全不用考虑内存的优化了，虽然Go语言可以帮我们分配和释放内存空间，但是想要编写高性能的程序我们依然需要了解变量的声明周期。例如，如果将指向短生命周期对象的指针保存到具有长生命周期的对象中，特别是保存到全局变量时，会阻止对短生命周期对象的垃圾回收，从而可能影响程序的性能。