栈内存和堆内存概念、内存逃逸分析

为了让程序员更好地专注于业务代码的实现，Go 语言增加了垃圾回收机制，自动地回收不再使用的内存。Go 语言有两部分内存空间：栈内存和堆内存。

1. 栈内存
栈只允许往线性表的一端放入数据，之后在这一端取出数据,按照后进先出(LIFO, Last In First Out )的顺序，如图所示。

往栈中放入元素的过程叫做入栈。入栈会增加栈的元素数量，最后放入的元素总是位于栈的顶部，最先放入的元素总是位于栈的底部。

从栈中取出元素时，只能从栈顶部取出。取出元素后,栈的数量会变少。最先放入的元素总是最后被取出，最后放入的元素总是最先被取出。不允许从栈底获取数据，也不允许对栈成员(除栈顶外的成员)进行任何查看和修改操作 。

栈内存由编译器自动分配和释放，开发者无法控制。栈内存一般存储函数中的局部变量、参数等，函数创建的时候，这些内存会被自动创建；函数返回的时候，这些内存会被自动释放。

栈可用于内存分配，栈的分配和回收速度非常快。下面代码展示枝在内存分配上的作用，代码如下:

func calc(a, b int) int {
    var c int
    c = a * b

    var x int
    x = c * 10

    return x
}

上面的代码在没有任何优化情况下，会进行 c 和 x 变量的分配过程 。 Go 语言默认情况下会将 c 和 x 分配在栈上，这两个变量在 calc() 函数退出时就不再使用，函数结束时，保存 c 和 x 的栈内存再出栈释放内存，整个分配内存的过程通过栈的分配和回收都会非常迅速。

2. 堆内存
堆在内存分配中类似于往一个房间里摆放各种家具，家具的尺寸有大有小。

分配内存时，需要找一块足够装下家具的空间再摆放家具。经过反复摆放和腾空家具后，房间里的空间会变得乱七八糟，此时再往空间里摆放家具会存在虽然有足够的空间，但各空间分布在不同的区域，无法有一段连续的空间来摆放家具的问题。

此时内存分配器就需要对这些空间进行调整优化，堆适合不可预知大小的内存分配。但是为此付出的代价是分配速度较慢，而且会形成内存碎片 。

堆内存的生命周期比栈内存要长，如果函数返回的值还会在其他地方使用，那么这个值就会被编译器自动分配到堆上。堆内存相比栈内存来说，不能自动被编译器释放，只能通过垃圾回收器才能释放，所以栈内存效率会很高。

3. 逃逸分析
既然栈内存的效率更高，肯定是优先使用栈内存。那么 Go 语言是如何判断一个变量应该分配到堆上还是栈上的呢？这就需要逃逸分析了。下面我通过一个示例来讲解逃逸分析，代码如下：

package main

func main() {
    newString()
}

func newString() *string{
   s:=new(string)
   *s = "wohu"
   return s
}

现在通过逃逸分析来看下是否发生了逃逸，命令如下：

go build -gcflags="-m -l" main.go

-m 表示打印出逃逸分析信息；
-l 表示禁止内联，可以更好地观察逃逸；

从以上输出结果可以看到，发生了逃逸，也就是说指针作为函数返回值的时候，一定会发生逃逸。

逃逸到堆内存的变量不能马上被回收，只能通过垃圾回收标记清除，增加了垃圾回收的压力，所以要尽可能地避免逃逸，让变量分配在栈内存上，这样函数返回时就可以回收资源，提升效率。

对 newString 函数进行了避免逃逸的优化：

func newString() string{
   s:=new(string)
   *s = "wohu"
   return *s
}

通过分析结果可以看到，虽然还是声明了指针变量 s，但是函数返回的并不是指针，所以没有发生逃逸。

逃逸分析是判断变量是分配在堆上还是栈上的一种方法，在实际的项目中要尽可能避免逃逸，这样就不会被 GC 拖慢速度，从而提升效率。