SSA：終於知道編譯器偷摸做了哪些事

軒脈刃發表於2021-12-22

你好，我是軒脈刃。

在golang中，我們可以使用go tool compile -S main.go 工具將一個go程式直接轉換為彙編程式碼。但是你會發現，最終編譯出來的彙編程式碼其實是已經被優化過了的，編譯器其實很聰明，甚至將一些函式合併，取消等。至於這個過程，並不是一蹴而就的，在golang程式碼和最終的彙編程式碼中，還有一種中間的程式碼結構，這個結構就叫做SSA (Static Single Assignment) 靜態單賦值。

這個中間的程式碼結構是有必要存在的，go原始碼解析後是一個AST樹，是一個樹形結構，而最終的彙編是一條一條的線性命令。將樹形結構轉化拆分優化為彙編命令是比較複雜的。所以這裡將這麼一個大的步驟分成兩步走，能大大降低編譯器優化的難度。

怎麼生成ssa

我們可以使用命令 GOSSAFUNC=Foo go build index.go 來看我們將一個go原始碼，怎麼轉化為SSA的全過程的。

go程式碼

package array


func Foo () int {
	a := [3]int{1,3,5}
	i := 2
	elem := a[i]
	return elem
}

生成ssa.html

怎麼看ssa

這個html中的ssa中間語言的語法是由 cmd/compile/internal/ssa/gen/genericOps.go 生成的。

每一行和對應的SSA程式碼都標記出來了，有一些即使沒有SSA的經驗，也是能立馬看懂的。比如像v10 是常量1，而v13是代表指標指向a[0], v14 代表將常量1儲存進入a[0]。不過有一些則不是那麼容易看出了。

通過中間可以看出過了很多優化步驟才最終生成了彙編碼。

有哪些步驟可以參考這裡：https://github.com/golang/go/blob/release-branch.go1.15/src/cmd/compile/internal/ssa/compile.go#L418

至於每個步驟做了什麼事情，這個就很複雜了。

關於ssa

關於ssa，我自己的理解就是，將原始碼的AST樹，先演變成像

v1= xxx
v2= xxx
v3= xxx

這種線性執行語句。這種語句的特點就是每一行都定義了一個變數。所以叫“靜態單賦值語句”。然後使用各種之間的賦值規則，可以很容易看出哪些賦值變數其實是沒有用到的。對於沒有用到的直接可以刪除。當然還有其他各種規則，最終將v1...vn的賦值變數進行預計算，優化，最後優化為最簡的幾個賦值變數。這點可以從ssa.html的start到最後的trim就看出了。

最開始的原始碼