【转】golang-defer坑的本质

本文节选自https://tiancaiamao.gitbooks.io/go-internals/content/zh/03.4.html

作者的分析非常透彻，从问题本质分析，就不会对defer产生的副作用产生迷茫。

defer坑的本质是：本质原因是return xxx语句并不是一条原子指令，defer被插入到了赋值与 ret之间，因此可能有机会改变最终的返回值。

defer使用时的坑

先来看看几个例子。

例1：

func f() (result int) {

    defer func() {

        result++

    }()

    return

}

例2：

func f() (r int) {

     t :=

     defer func() {

       t = t +

     }()

     return t

}

例3：

func f() (r int) {

    defer func(r int) {

          r = r +

    }(r)

    return

}

请读者先不要运行代码，在心里跑一遍结果，然后去验证。

例1的正确答案不是0，例2的正确答案不是10，如果例3的正确答案不是6......

defer是在return之前执行的。这个在官方文档中是明确说明了的。要使用defer时不踩坑，最重要的一点就是要明白，return xxx这一条语句并不是一条原子指令!

函数返回的过程是这样的：先给返回值赋值，然后调用defer表达式，最后才是返回到调用函数中。

defer表达式可能会在设置函数返回值之后，在返回到调用函数之前，修改返回值，使最终的函数返回值与你想象的不一致。

其实使用defer时，用一个简单的转换规则改写一下，就不会迷糊了。改写规则是将return语句拆成两句写，return xxx会被改写成:

返回值 = xxx

调用defer函数

空的return

先看例1，它可以改写成这样：

func f() (result int) {

     result =           //return语句不是一条原子调用，return xxx其实是赋值＋ret指令

     func() {            //defer被插入到return之前执行，也就是赋返回值和ret指令之间

         result++

     }()

     return

}

所以这个返回值是1。

再看例2，它可以改写成这样：

func f() (r int) {

     t :=

     r = t           //赋值指令

     func() {        //defer被插入到赋值与返回之间执行，这个例子中返回值r没被修改过

         t = t +

     }

     return          //空的return指令

}

所以这个的结果是5。

最后看例3，它改写后变成：

func f() (r int) {

     r =                 //给返回值赋值

     func(r int) {        //这里改的r是传值传进去的r，不会改变要返回的那个r值

          r = r +

     }(r)

     return               //空的return

}

所以这个例子的结果是1。

defer确实是在return之前调用的。但表现形式上却可能不像。本质原因是return xxx语句并不是一条原子指令，defer被插入到了赋值与 ret之间，因此可能有机会改变最终的返回值。

defer的实现

defer关键字的实现跟go关键字很类似，不同的是它调用的是runtime.deferproc而不是runtime.newproc。

在defer出现的地方，插入了指令call runtime.deferproc，然后在函数返回之前的地方，插入指令call runtime.deferreturn。

普通的函数返回时，汇编代码类似：

add xx SP

return

如果其中包含了defer语句，则汇编代码是：

call runtime.deferreturn，

add xx SP

return

goroutine的控制结构中，有一张表记录defer，调用runtime.deferproc时会将需要defer的表达式记录在表中，而在调用runtime.deferreturn的时候，则会依次从defer表中出栈并执行。

------------------------------------------------

我在补充一下，go 的函数带参数名的返回值和不带参数名的函数返回值对defer是有影响的。

如果defer 操作的是带参数的函数返回值的参数名，则会直接影响到函数的返回值；

如果defer操作的是函数内部的一个局部变量，这不会影响到函数的返回值；

原因很简单，return会做两个事情，

1、拷贝返回值到函数的返回值内存区，有如下几个场景：

a.如果是函数的返回值带参数名（假设参数名为a)，实际在函数内部对a的操作是直接操作这个返回值的内存区域；

如果函数返回直接调用return，不带任何返回值，则不会有拷贝过程。此时defer如果没有显示的操作a，则不会影响到函数的返回值。

如果函数返回直接调用return X，则会有个a=x的拷贝过程，此时defer如果没有显示的操作a，也不会影响到函数的返回值（即使操作了x也不会影响结果）。

b如果是函数的返回值不带参名，函数的返回值需要一个显示的return x语句，此时会有一个拷贝过程，就是将x的值拷贝到返回值的内存区域，此时defer操作x 不会有什么副作用，此时存放返回值的内存区域是个匿名区域，从源程序的角度看defer直接操作变量是不可能访问到这个区域。可见不带形参的返回是避免defer副作用的最有效手段。

2、执行RET指令,执行跳转。

talk is cheep ,show me the code , 上一段代码：

package main
import (
"fmt"
)
//f1 f2 f3 函数返回值带有参数名
func f1() (r int) {
defer func() {
r++
}()
return 0
}
func f2() (r int) {
defer func(i int) {
i++
}(r)
return 0
}
func f3() (r int) {
t := 0
defer func() {
t++
}()
return t
}
//f4 f5 函数的返回值都不带参数名，只有类型
func f4() int {
r := 0
defer func() {
r++
}()
return r
}
func f5() int {
r := 0
defer func(i int) {
i++
}(r)
return 0
}
func main() {
var v int = -1
v = f1()
fmt.Println("v=", v)
v = f2()
fmt.Println("v=", v)
v = f3()
fmt.Println("v=", v)
v = f4()
fmt.Println("v=", v)
v = f5()
fmt.Println("v=", v)
}

结果：

v= 1
v= 0
v= 0
v= 0
v= 0

结论：为了避免defer可能引发的歧义，在定义函数时，最好使用不带参数名的方式。

引申一下，我们来看下go函数的栈帧结构，首先学习下几个寄存器

FP　栈底寄存器，指向一个函数栈的顶部；
PC 程序计数器，指向下一条执行指令;
SB　指向静态数据的基指针，全局符号;
SP　栈顶寄存器;

1.go的函数调用现场清理由主调函数负责维护；

2.函数的返回地址也在主调函数的栈上开辟；

3.栈上的数据是通过FB+- 偏移量来操作；

4.return语句分两部分执行：

　　把返回值拷贝到返回值的栈上空间内

　　调用RET指令执行函数调用后的下一条指令

但是return的语句不是原子的，defer语句的执行被插入在这两条指令执行之间，这是导致defer导致歧义的最根本原因。为避免困惑，

defer 不应该操作函数返回值存放的区域，即defer语句里面不应该有对命名返回值参数的操作。