slice是什么时候决定要扩张？
slice是什么时候决定要扩张？
网上说slice的文章已经很多了，大都已经把slice的内存扩张原理都说清楚了。但是是如何判断slice是否需要扩张这个点却没有说的很清楚。想当然的我会觉得这个append是否扩张的逻辑应该隐藏在runtime中的某个函数，根据append的数组的长度进行判断。但是是否是如此呢？
本着这个疑问，我做了如下的实验。
我写了两个方法，一个需要扩张，一个不需要扩张。
无需扩张
不需要扩张的代码如下：
package main
func main() {
a := make([]int, 1, 3)
a = append(a, 4)
println(a)
}
使用 go tool objdump 来打印出编译后的main汇编码：
TEXT main.main(SB) /Users/yejianfeng/Documents/gopath/src/demo/append.go
append.go:3 0x104e140 65488b0c2530000000 MOVQ GS:0x30, CX
append.go:3 0x104e149 483b6110 CMPQ 0x10(CX), SP
append.go:3 0x104e14d 7661 JBE 0x104e1b0
append.go:3 0x104e14f 4883ec38 SUBQ $0x38, SP
append.go:3 0x104e153 48896c2430 MOVQ BP, 0x30(SP)
append.go:3 0x104e158 488d6c2430 LEAQ 0x30(SP), BP
append.go:4 0x104e15d 48c744241800000000 MOVQ $0x0, 0x18(SP)
append.go:4 0x104e166 0f57c0 XORPS X0, X0
append.go:4 0x104e169 0f11442420 MOVUPS X0, 0x20(SP)
append.go:5 0x104e16e 48c744242004000000 MOVQ $0x4, 0x20(SP)
append.go:6 0x104e177 e86445fdff CALL runtime.printlock(SB)
append.go:6 0x104e17c 488d442418 LEAQ 0x18(SP), AX
append.go:6 0x104e181 48890424 MOVQ AX, 0(SP)
append.go:6 0x104e185 48c744240802000000 MOVQ $0x2, 0x8(SP)
append.go:6 0x104e18e 48c744241003000000 MOVQ $0x3, 0x10(SP)
append.go:6 0x104e197 e8f44efdff CALL runtime.printslice(SB)
append.go:6 0x104e19c e8bf47fdff CALL runtime.printnl(SB)
append.go:6 0x104e1a1 e8ba45fdff CALL runtime.printunlock(SB)
append.go:7 0x104e1a6 488b6c2430 MOVQ 0x30(SP), BP
append.go:7 0x104e1ab 4883c438 ADDQ $0x38, SP
append.go:7 0x104e1af c3 RET
append.go:3 0x104e1b0 e82b89ffff CALL runtime.morestack_noctxt(SB)
append.go:3 0x104e1b5 eb89 JMP main.main(SB)
这个汇编码的逻辑在append.go第5行就只有一个MOV指令，将4直接放到指定的内存地址。
需要扩张
我的另一个需要扩张的代码如下：
package main
func main() {
a := make([]int, 1, 1)
a = append(a, 4)
println(a)
}
生成的汇编码如下：
TEXT main.main(SB) /Users/yejianfeng/Documents/gopath/src/demo/append.go
append.go:3 0x104e140 65488b0c2530000000 MOVQ GS:0x30, CX
append.go:3 0x104e149 483b6110 CMPQ 0x10(CX), SP
append.go:3 0x104e14d 0f86b0000000 JBE 0x104e203
append.go:3 0x104e153 4883ec68 SUBQ $0x68, SP
append.go:3 0x104e157 48896c2460 MOVQ BP, 0x60(SP)
append.go:3 0x104e15c 488d6c2460 LEAQ 0x60(SP), BP
append.go:5 0x104e161 48c744245000000000 MOVQ $0x0, 0x50(SP)
append.go:5 0x104e16a 488d05af9d0000 LEAQ type.*+40128(SB), AX
append.go:5 0x104e171 48890424 MOVQ AX, 0(SP)
append.go:5 0x104e175 488d442450 LEAQ 0x50(SP), AX
append.go:5 0x104e17a 4889442408 MOVQ AX, 0x8(SP)
append.go:5 0x104e17f 48c744241001000000 MOVQ $0x1, 0x10(SP)
append.go:5 0x104e188 48c744241801000000 MOVQ $0x1, 0x18(SP)
append.go:5 0x104e191 48c744242002000000 MOVQ $0x2, 0x20(SP)
append.go:5 0x104e19a e8b16bfeff CALL runtime.growslice(SB)
append.go:5 0x104e19f 488b442428 MOVQ 0x28(SP), AX
append.go:5 0x104e1a4 4889442458 MOVQ AX, 0x58(SP)
append.go:5 0x104e1a9 488b4c2430 MOVQ 0x30(SP), CX
append.go:5 0x104e1ae 48894c2448 MOVQ CX, 0x48(SP)
append.go:5 0x104e1b3 488b542438 MOVQ 0x38(SP), DX
append.go:5 0x104e1b8 4889542440 MOVQ DX, 0x40(SP)
append.go:5 0x104e1bd 48c7400804000000 MOVQ $0x4, 0x8(AX)
append.go:6 0x104e1c5 e81645fdff CALL runtime.printlock(SB)
append.go:6 0x104e1ca 488b442458 MOVQ 0x58(SP), AX
append.go:6 0x104e1cf 48890424 MOVQ AX, 0(SP)
append.go:5 0x104e1d3 488b442448 MOVQ 0x48(SP), AX
append.go:5 0x104e1d8 48ffc0 INCQ AX
append.go:6 0x104e1db 4889442408 MOVQ AX, 0x8(SP)
append.go:6 0x104e1e0 488b442440 MOVQ 0x40(SP), AX
append.go:6 0x104e1e5 4889442410 MOVQ AX, 0x10(SP)
append.go:6 0x104e1ea e8a14efdff CALL runtime.printslice(SB)
append.go:6 0x104e1ef e86c47fdff CALL runtime.printnl(SB)
append.go:6 0x104e1f4 e86745fdff CALL runtime.printunlock(SB)
append.go:7 0x104e1f9 488b6c2460 MOVQ 0x60(SP), BP
append.go:7 0x104e1fe 4883c468 ADDQ $0x68, SP
这里的第5行就和之前的那个大不一样了。有非常多的逻辑。基本进入第五行做的事情就是开始准备调用runtime.growslice的逻辑了
append.go:5 0x104e161 48c744245000000000 MOVQ $0x0, 0x50(SP)
append.go:5 0x104e16a 488d05af9d0000 LEAQ type.*+40128(SB), AX
append.go:5 0x104e171 48890424 MOVQ AX, 0(SP)
append.go:5 0x104e175 488d442450 LEAQ 0x50(SP), AX
append.go:5 0x104e17a 4889442408 MOVQ AX, 0x8(SP)
append.go:5 0x104e17f 48c744241001000000 MOVQ $0x1, 0x10(SP)
append.go:5 0x104e188 48c744241801000000 MOVQ $0x1, 0x18(SP)
append.go:5 0x104e191 48c744242002000000 MOVQ $0x2, 0x20(SP)
append.go:5 0x104e19a e8b16bfeff CALL runtime.growslice(SB)
这里就很明显了，所以slice的append是否进行cap扩张是在编译器进行判断的？至少我上面的两个代码，编译器编译的时候是知道这个slice是否需要进行扩张的，根据是否进行扩张就决定是否调用growslice。
再复杂的case
在雨痕群里问了下这个问题，有位群友给了个更为复杂点的case:
package main
func main() {
a := make([]int, 1, 5)
b := 3
for i := 0; i < b; i++ {
a = append(a, 4)
}
println(a)
}
这里的append是包围在for循环里面的，编译器其实就很难判断了。我们看下汇编：
TEXT main.main(SB) /Users/yejianfeng/Documents/gopath/src/demo/append.go
append.go:3 0x104e140 65488b0c2530000000 MOVQ GS:0x30, CX
append.go:3 0x104e149 488d4424f0 LEAQ -0x10(SP), AX
append.go:3 0x104e14e 483b4110 CMPQ 0x10(CX), AX
append.go:3 0x104e152 0f86fb000000 JBE 0x104e253
append.go:3 0x104e158 4881ec90000000 SUBQ $0x90, SP
append.go:3 0x104e15f 4889ac2488000000 MOVQ BP, 0x88(SP)
append.go:3 0x104e167 488dac2488000000 LEAQ 0x88(SP), BP
append.go:4 0x104e16f 48c744245800000000 MOVQ $0x0, 0x58(SP)
append.go:4 0x104e178 0f57c0 XORPS X0, X0
append.go:4 0x104e17b 0f11442460 MOVUPS X0, 0x60(SP)
append.go:4 0x104e180 0f11442470 MOVUPS X0, 0x70(SP)
append.go:4 0x104e185 31c0 XORL AX, AX
append.go:4 0x104e187 488d4c2458 LEAQ 0x58(SP), CX
append.go:4 0x104e18c ba01000000 MOVL $0x1, DX
append.go:4 0x104e191 bb05000000 MOVL $0x5, BX
append.go:6 0x104e196 eb0e JMP 0x104e1a6
append.go:7 0x104e198 48c704d104000000 MOVQ $0x4, 0(CX)(DX*8)
append.go:6 0x104e1a0 48ffc0 INCQ AX
append.go:9 0x104e1a3 4889f2 MOVQ SI, DX
append.go:9 0x104e1a6 4889542448 MOVQ DX, 0x48(SP)
append.go:6 0x104e1ab 4883f803 CMPQ $0x3, AX
append.go:6 0x104e1af 7d51 JGE 0x104e202
append.go:7 0x104e1b1 488d7201 LEAQ 0x1(DX), SI
append.go:7 0x104e1b5 4839de CMPQ BX, SI
append.go:7 0x104e1b8 7ede JLE 0x104e198
append.go:6 0x104e1ba 4889442440 MOVQ AX, 0x40(SP)
append.go:7 0x104e1bf 488d05ba9d0000 LEAQ type.*+40128(SB), AX
append.go:7 0x104e1c6 48890424 MOVQ AX, 0(SP)
append.go:7 0x104e1ca 48894c2408 MOVQ CX, 0x8(SP)
append.go:7 0x104e1cf 4889542410 MOVQ DX, 0x10(SP)
append.go:7 0x104e1d4 48895c2418 MOVQ BX, 0x18(SP)
append.go:7 0x104e1d9 4889742420 MOVQ SI, 0x20(SP)
append.go:7 0x104e1de e86d6bfeff CALL runtime.growslice(SB)
append.go:7 0x104e1e3 488b4c2428 MOVQ 0x28(SP), CX
append.go:7 0x104e1e8 488b442430 MOVQ 0x30(SP), AX
append.go:7 0x104e1ed 488b5c2438 MOVQ 0x38(SP), BX
append.go:7 0x104e1f2 488d7001 LEAQ 0x1(AX), SI
append.go:6 0x104e1f6 488b442440 MOVQ 0x40(SP), AX
append.go:7 0x104e1fb 488b542448 MOVQ 0x48(SP), DX
append.go:7 0x104e200 eb96 JMP 0x104e198
append.go:9 0x104e202 48898c2480000000 MOVQ CX, 0x80(SP)
append.go:9 0x104e20a 48895c2450 MOVQ BX, 0x50(SP)
append.go:9 0x104e20f e8cc44fdff CALL runtime.printlock(SB)
重点看这一行：
append.go:7 0x104e1b5 4839de CMPQ BX, SI
append.go:7 0x104e1b8 7ede JLE 0x104e198
BX里面存的是a现在的cap值，（可以从MOVL $0x5, BX看出来）。而SI里面存储的是老的slice的长度（DX）加1之后的值，就是新的slice需要的len值。所以上面两句的意思就是比较下新的len和cap的大小，如果len小于cap的话，就跳到0x104e198，就是直接执行MOVE操作，否则的话，就开始准备growslice。
总结
上面的分析说明，slice是否需要扩张的逻辑是编译器做的，并且编译器如果能直接判断是否这个slice需要扩张，就直接将是否需要扩张的结果作为编译结果。否则的话，就将这个if else的逻辑写在编译结果里面，在runtime时候跳转判断。
到这里我有点理解编译器和运行时的边界。其实本质上，两个步骤都是为了代码更快得出结果，编译器优化的越多，运行过程执行的速度就越快，当然编译器同时也需要兼顾生成的可执行文件的大小问题等。对一个语言，编译器优化，是个很重要的工作。
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