[[414652]]

當我們定義一個函數時，是返回結構體呢，還是返回指向結構體的指針呢?

對于這個問題，我想大部分人的回答，肯定都是返回指針，因為這樣可以避免結構體的拷貝，使代碼的效率更高，性能更好。

但真的是這樣嗎?

在回答這個問題之前，我們先寫幾個示例，來確定一些基本事實：

上圖中，函數f返回的是結構體S的指針，即一個地址，這個可以通過其匯編來確認：

看上圖中的選中行。

第一行是調用函數f，其結果，即結構體S的指針，或結構體S的地址，是放到ax寄存器中返回的。

第二行用0x8(ax)，即ax中的地址加8的形式，來獲得結構體S中a2字段的值，然后將該值和0x2相比，以進行后續邏輯。

由此可見，返回結構體指針的形式，確實是只傳遞了一個地址。

我們再來看下返回結構體的情況：

這次函數f返回的是S，而不是*S，看看這樣寫其匯編是什么樣子：

上圖main函數的匯編中，通過調用函數f，初始化了main函數棧中，0x0(sp)到0x50(sp)的內存段，該內存段共有80個字節，正好對應于結構體S的大小。

在函數f返回后，sp寄存器存放的，正是函數f初始化的結構體S的地址。

接著，我們看上圖中的選中行，該段邏輯通過runtime.duffcopy函數，將棧中內存段0x0(sp)到0x50(sp)的值，拷貝到了內存段0x50(sp)到0xa0(sp)的部分，即將函數f初始化的結構體S，從內存地址0x0(sp)，拷貝到了0x50(sp)。

然后，通過0x58(sp)，即sp中的地址加上0x58的形式，獲得拷貝后的結構體S中，a2字段的值，最后將其和0x2比較，以進行后續邏輯。

由上可見，當函數返回結構體時，確實存在著一次結構體的拷貝操作。

對比以上兩個示例我們看到，返回指針的確會更好些，因為這樣節省了一次結構體的拷貝操作。

但這樣性能就真的更好嗎?

寫個benchmark測試下：

執行看下結果：

這兩個benchmark的時間幾乎是相等的，其結果并不像我們預料的那樣，返回指針的形式會更快些。

為什么呢?

看下這兩個benchmark對應的匯編：

它們居然都被優化成了空跑for循環了，難怪這兩個測試耗時是一樣的。

加上編譯器指令//go:noinline，防止f1/f2函數被內聯，進而被過度優化：

如上圖的第9行和第14行。

再來看下測試程序的匯編，確保以上操作是有效的。

先看下函數f1及其對應的benchmark：

再看下函數f2及其對應的benchmark：

這次這兩個都沒有問題。

再來跑下benchmark：

這次結果顯示，f2函數，即返回結構體形式，比f1函數，即返回指針的形式，居然快了將近5倍，意不意外?

這是為什么呢?

其實在上圖中，就有一些線索。

看BenchmarkF1那行，其最后兩列顯示，每次調用f1函數，都會有一次堆內存分配操作，其分配內存的大小為80字節，正好對應于結構體S的大小，也就是說，f1函數中結構體S的內存，都是在堆上分配的。

而在BenchmarkF2中，就沒有發生堆內存的分配操作，f2函數中的結構體S，都是在棧上分配的。

這個也可以通過上面展示的，f1/f2函數的匯編代碼看到。

f1函數的匯編是通過runtime.newobject在堆上分配內存的，而f2函數則是直接就在棧上把內存分配好了，并沒有調用runtime.newobject函數。

那為什么在堆上分配內存，會比在棧上分配內存慢這么多呢?

有兩點原因，一是在堆上分配內存的函數runtime.newobject，其本身邏輯就比較復雜，二是堆上分配的內存，后期還要通過gc來對其進行內存回收，這些邏輯加起來，遠比在棧上分配內存，外加一次拷貝操作要耗時的多。

有關go內存是在堆上分配的，還是在棧上分配的，這個是在編譯過程中，通過逃逸分析來確定的，其主體思想是：

假設有變量v，及指向v的指針p，如果p的生命周期大于v的生命周期，則v的內存要在堆上分配。

其實逃逸分析的具體邏輯，遠比上面說的復雜，如果有興趣研究代碼，可以從下面開始入手：

當然，我們也可以在編譯時，通過加上-m參數，來讓編譯器告訴我們，一個變量到底是分配在堆上，還是在棧上：

看上圖，f1函數中的&S{...}逃逸到了堆上，即是在堆上分配的。

以上是對80字節大小的結構體，返回指針和返回值情況的比較，那如果結構體字節數更小或更大會怎么樣呢?

經過測試，1MiB字節以下，返回結構體都更有優勢。

那返回指針的方式是不是沒用了呢?也不是，如果你最終的結構體，就是要存放到堆里，比如要存放到全局的map里，那返回指針優勢就更大些，因為其省去了返回結構體時的拷貝操作。 

就這些，希望對你有所幫助。

本文轉載自微信公眾號「卯時卯刻」，可以通過以下二維碼關注。轉載本文請聯系卯時卯刻公眾號。