Go1.1新特性介绍(语言和库更完善/性能提高约30%)

前几天GCC4.8发布, 已经部分包含Go1.1特性, 详细介绍:

• http://gcc.gnu.org/gcc-4.8/changes.html#go

根据golang-nuts的消息, 4月第1周可能会进入Go1.1发布流程(就是下周).
要修复的问题还剩20多一点的, 估计应该不会出现大的延期.

• http://swtch.com/~rsc/go11.html

Go1.1主要的目标是性能的优化和一些bug的修复, 详细内容参考:

• https://go.googlecode.com/hg/doc/go1.1.html
• http://tip.golang.org/doc/go1.1

Go1.1的更新主要涉及 语言/实现/性能优化/标准库 几个部分.

补充:

• Go1.1正式版本已经于2013.05.14正式发布
• Go1.1的二进制安装包将包含gotour程序(启动命令: go tool tour, 但是还有点问题).
• gccgo1.1的发布流程和GCC4.8.1同步.
• 和C的性能对比请参考: Go1.1性能测试报告(和C差距在10%以内)

语言的改变

Go1发布时曾作出承诺, 保证在Go1.x发布后不会修改之前的语言特性. 这里有一些问题的修复, 还有一些新增加的特性.

整数除以零是编译错误

在Go1中, 整数被一个常量0除会导致一个运行时 panic:

func f(x int) int {
    return x/0
}

在 Go1.1 中, 整数被一个常量0将会被当作一个编译错误处理.

Unicode代理区码点不能用于面值

字符串和 rune 字面值的定义更加严格. Unicode代理区码点不能用于面值. 细节请参考后面的 Unicode 章节.

方法值和方法表达式

Go1.1新实现了方法值(method values), 它是绑定到receiver值的一个闭包. 比如有一个实现了Writer 的 w 值, 那么 w.Write 将等价于下面的闭包函数:

func (p []byte) (n int, err error) {
    return w.Write(p)
}

方法值(method values)不同于方法表达式(method expressions), 方法表达式是从一个类型对应的函数. 比如 (*bufio.Writer).Write 和下面的普通函数类型:

func (w *bufio.Writer, p []byte) (n int, err error) {
    return w.Write(p)
}

更新: 现有的代码不需要更新, 这个是新加的特性.

GoSpec中给出了很多例子:

f := t.Mv; f(7)   // like t.Mv(7)
f := pt.Mp; f(7)  // like pt.Mp(7)
f := pt.Mv; f(7)  // like (*pt).Mv(7)
f := t.Mp; f(7)   // like (&t).Mp(7)
f := makeT().Mp   // invalid: result of makeT() is not addressable

有了方法值, Go1.1可以从interface值中取出方法值(Go1.0不支持方法值):

var i interface { M(int) } = myVal
f := i.M; f(7)  // like i.M(7)

这样改动的好处是类型的方法和interface方法完全统一了.

Return requirements

在Go1.1之前, 函数如果有返回值的话, 则最后必须有一个retune或panic语句.

func abs(x int) int {
    if x >= 0 {
        return x
    } else {
        return -x
    }
}

会有以下编译错误:

function ends without a return statement

之前一般可以在末尾加一个panic来回避这个问题:

func abs(x int) int {
    if x >= 0 {
        return x
    } else {
        return -x
    }
    panic("not reachable")
}

在Go1.1规范, 对函数的终结语句做了定义:

• https://go.googlecode.com/hg/doc/go_spec.html#Terminating_statements

主要有以下几种类型:

• return或者goto语句
• 调用内置的panic函数
• if语句: 必须带else, 并且if和else部分都有明确的终结语句
• for语句: 死循环的类型(无退出条件和break语句)
• switch语句: 没有break语句, 必须有default分支, 每个分支都有终结语句(或者是fallthrough到下个分支的终结语句)
• select语句: 无break语句, 必须有default分支, 每个分支都有终结语句
• 用于goto的Label

已有的代码可以不用更新, 当然有些代码可以写的更简化.

实现和工具的变化

gccgo的变化

上个月发布的 GCC 4.8.0 还没有完整的包含 Go1.1. 确实的主要功能是没有方法值, 标准库也有一些差异. 可以期望5月份发布GCC4.8.1时, gccgo能够完整支持Go1.1.

命令行参数解析

在目前的gc工具链中, 编译器和连接器使用的是同样的命令行参数解析规则, 基于Go语言的flag包实现. 和传统的UNIX命令行习惯有些不同. 这可能影响直接调用GC工具的脚本. 例如, 原有的 go tool 6c -Fw -Dfoo 命令, 现在要这样写 go tool 6c -F -w -D foo.

64位系统 int 大小为int64

语言规范运行实现自由选择 int 和 uint 为32位或64位. 在之前的实现中, int 和 uint都是32位. 现在, 在 AMD64/x86-64 平台, GC和gccgo实现的int 和 uint 都是64位的. 一个相关的变化是, 在64位系统切片将可以分配超出int32能表示的20多亿个元素.

更新: 大部分代码不受影响. 如果可能会影响涉及 int 类型转换有关的代码:

x := ^uint32(0) // x is 0xffffffff
i := int(x)     // i is -1 on 32-bit systems, 0xffffffff on 64-bit
fmt.Println(i)

下面是一种可移植的写法(-1在所有系统是可以确定的):

i := int(int32(x))

64位平台的堆大小

对于64位平台, 堆的最大上限扩大很大, 从几个GB到几十个GB(具体细节取决于系统,并且可能会更改).

在32位系统, 堆的大小没有变化.

更新: 现有代码没有影响. 当时新程序可以使用更多的内存.

补充: Windows/amd64目前默认为32GB(以后会根据不同版本调整).

Unicode

主要是和UTF16相关的代理区码点有关:

• 代理区码点不能用在字符/字符串面值中.
• 代理区码点的输出也有变化

比如:

import "fmt"

func main() {
    fmt.Printf("%+q\n", string(0xD800))
}

Go 1.0输出为 “\ud800”, Go 1.1 输出为 “\ufffd”.

Race detector

go tool内置数据竞争检测工具. 目前只支持64位系统. 使用时需要指定-race选项.

比如以下的代码, 在2个不同goroutine中竞争访问m.

func main() {
    c := make(chan bool)
    m := make(map[string]string)
    go func() {
        m["1"] = "a" // First conflicting access.
        c <- true
    }()
    m["2"] = "b" // Second conflicting access.
    <-c
    for k, v := range m {
        fmt.Println(k, v)
    }
}

可以这样测试:

$ go run -race mysrc.go  // to run the source file

补充: 检测工具目前是基于LLVM的ThreadSanitizer race detector实现的.

gc assemblers

主要是为了适应64位系统int的默认大小变化, 和其他一些内部约定的变化.

go 的变化

go get时必须设置GOPATH, 并且GOPATH和GOROOT不能相同.

补充: 建议兲朝用户手工下载, 因为go get默认使用的https协议经常被墙.

go test 的变化

当启动了剖析选项时, go test默认不在删除二进制测试程序. 有专门的选项-cpuprofile:

$ go test -cpuprofile cpuprof.out mypackage

还有-blockprofile选项, 可以检测goroutines被阻塞情况.

更多细节请参考: go help test

go fix 的变化

现在go fix将不再支持Go1之前的代码到Go1的转换. 如果需要处理Go1之前的代码, 需要先使用Go1的工具做预处理.

新的构建约束

如果只在Go1.1+环境编译, 可以设置以下构建选项:

// +build go1.1

如果是Go1.0.x的变化条件, 则是:

// +build !go1.1

新支持的平台

Go1.1工具链实验性的增加freebsd/arm, netbsd/386, netbsd/amd64, netbsd/arm, openbsd/386 和 openbsd/amd64平台的支持.

对于 freebsd/arm 或 netbsd/arm 必须是ARMv6或更高的版本.

Go1.1对于linux/arm平台实验性的提供cgo的支持.

交叉编译

交叉编译时, 默认禁止CGO. 如果需要启动CGO, 需要手工设置CGO_ENABLED=1.

性能优化

主要有以下几个地方:

• gc编译器生成代码优化, 特别是Intel 32-bit下的浮点运算
• gc编译器采用更多的内联优化, 比如内置的append函数和interface的转换等
• map的一个改进实现, 显著减少内存碎片和CPU时间
• 在多核的CPU上, 可以并行的运行垃圾回收
• 更精确的垃圾回收, 可以显著减少堆的大小, 特别是在32位系统
• 运行时和网络库配合更紧密, 减少上下文切换代价
• 标准库的优化

根据官方的说法, Go1.1性能提升基本有30%-40%, 有时更多(当然也有不明显的情况).

补充: Windows版本很多优化的代码还没有合并进来, 特别是运行时/网络部分.

标准库的变化

• reflect包功能完善: 实现了select的支持; 类型转换支持; 变量到闭包的转换; chan/map/slice的支持等.
• 新加的包: go/format/net/http/cookiejar/runtime/race
• 其他很多包的问题修复/功能完善/性能优化 等.

这个部分细节太多, 具体查看官方文档吧.