GoSuda

Apakah yang dimaksud dengan managed language?

By Lee Yunjin
views ...

Apa itu Bahasa Managed?

Bahasa managed adalah bahasa yang, tidak seperti bahasa unmanaged—yaitu bahasa yang hanya melakukan eksekusi tanpa menyimpang jauh dari logika yang ditulis oleh pemrogram—menjalankan GC, optimasi runtime, green threads, pemrosesan konkurensi, dan lainnya pada saat runtime sehingga pengguna tidak perlu melakukan manajemen tingkat rendah (low-level) yang berisiko. Bahasa seperti ini memiliki keuntungan di mana pengembang dapat memusatkan perhatian hanya pada business logic, namun di sisi lain, terkadang diperlukan runtime tuning yang presisi karena program dapat berperilaku berbeda dari intuisi pemrogram. Pertama, kita akan melihat bahasa Go, yang merupakan bahasa paling setia pada filosofi minimalis di antara bahasa-bahasa managed dan memiliki assembly yang jujur.

Struktur Biner Bahasa Go

.text.data.gopclntab, .typelink, dll.
Kode mesin yang akan dieksekusiData yang akan disimpanBagian runtime bahasa
Karena bahasa Go tidak menerjemahkan kode mesin secara 1:1 sesuai dengan input pengguna, logika pada bagian .text juga terkait erat dengan bagian runtime bahasa.
Selain itu, fungsi-fungsi seperti runtime.printnl() yang tidak ditulis secara eksplisit oleh pengguna akan ditambahkan ke dalam assembly bagian .text.
Melalui penyisipan kode otomatis ini, bahasa Go membantu pengembang untuk terlepas dari manajemen manual.

Melihat Bagian Fungsi main pada Go

Pertama, mari kita tulis contoh kode sumber sederhana main.go dan melihatnya dari main pada mesin AMD64.

 1package main
 2
 3func sayHello(msg string) {
 4    println(msg)
 5}
 6
 7func main() {
 8    sayHello("Hello World")
 9}
10

Selanjutnya, lakukan build seperti berikut.

1go build main.go
2

Go menyediakan go tool untuk mempermudah debugging tingkat rendah. Untuk melihat assembly hanya untuk fungsi utama dalam paket utama di go tool, masukkan perintah berikut.

1go tool objdump -s "main\.main" ./main
2

Assembly

 1TEXT main.main(SB) /home/yjlee/compare-assembly/go/main.go
 2  main.go:7             0x468f60                493b6610                CMPQ SP, 0x10(R14)
 3  main.go:7             0x468f64                762f                    JBE 0x468f95
 4  main.go:7             0x468f66                55                      PUSHQ BP
 5  main.go:7             0x468f67                4889e5                  MOVQ SP, BP
 6  main.go:7             0x468f6a                4883ec10                SUBQ $0x10, SP
 7  main.go:8             0x468f6e                90                      NOPL
 8  main.go:4             0x468f6f                e8cca3fcff              CALL runtime.printlock(SB)
 9  main.go:4             0x468f74                488d05da290100          LEAQ 0x129da(IP), AX
10  main.go:4             0x468f7b                bb0b000000              MOVL $0xb, BX
11  main.go:4             0x468f80                e83bacfcff              CALL runtime.printstring(SB)
12  main.go:4             0x468f85                e8f6a5fcff              CALL runtime.printnl(SB)
13  main.go:4             0x468f8a                e811a4fcff              CALL runtime.printunlock(SB)
14  main.go:9             0x468f8f                4883c410                ADDQ $0x10, SP
15  main.go:9             0x468f93                5d                      POPQ BP
16  main.go:9             0x468f94                c3                      RET
17  main.go:7             0x468f95                e8e6afffff              CALL runtime.morestack_noctxt.abi0(SB)
18  main.go:7             0x468f9a                ebc4                    JMP main.main(SB)
19
  • Membandingkan nilai stack guard di dalam register kontrol goroutine (R14) dengan stack pointer (SP) saat ini menggunakan CMPQ untuk memastikan apakah ruang stack frame goroutine saat ini mencukupi; jika tidak mencukupi, program melompat (JBE) ke alamat 0x468f95 yang merupakan entrypoint untuk perluasan stack.
  • Menyimpan base pointer sebelumnya dengan PUSHQ BP ke dalam stack.
  • Menyalin stack pointer (SP) saat ini ke register base pointer (BP) untuk menetapkan titik acuan stack pada awal fungsi.
  • Selanjutnya, mengalokasikan ruang stack variabel lokal sebesar 16 byte (SUBQ $0x10, SP), dan menggunakan NOPL untuk mengisi instruksi virtual guna melakukan penyelarasan cache CPU.
  • Memanggil runtime.printlock(SB) untuk mengunci sinkronisasi output standar string internal dalam runtime Go.
  • Menggunakan instruksi LEAQ untuk menyimpan alamat awal string yang dialokasikan sebagai konstanta ("Hello World") ke dalam AX, yang merupakan register serbaguna pertama yang digunakan sebagai parameter pertama sesuai spesifikasi Go ABI.
  • Selanjutnya, menyimpan nilai yang menunjukkan panjang string ke dalam register parameter kedua, BX (MOVL $0xb, BX, yaitu 11 dalam desimal).
  • Memanggil runtime.printstring(SB) untuk mencetak ke konsol berdasarkan informasi AX (alamat data) dan BX (panjang) yang diteruskan.
  • Memanggil runtime.printnl(SB) untuk menangani pergantian baris.
  • Setelah pencetakan selesai, kunci dilepaskan melalui runtime.printunlock(SB).
  • Memulihkan memori stack sebesar 16 byte yang dialokasikan dengan ADDQ $0x10, SP.
  • Memulihkan base pointer sebelumnya dengan POPQ BP.
  • Mengembalikan kontrol ke titik pemanggilan fungsi melalui RET.
  • Jika pada pemeriksaan stack awal ditemukan ruang tidak mencukupi, fungsi memanggil runtime.morestack_noctxt.abi0(SB) di alamat 0x468f95 untuk memperluas stack runtime secara dinamis, sebagaimana layaknya bahasa managed.
  • Setelah perluasan stack selesai, program kembali (JMP) ke entrypoint main.main(SB). Seperti yang terlihat, assembly untuk business logic cukup jelas dan hanya ditambahkan manajemen runtime yang ringan.

Saat Tidak Ada Optimasi

Bentuk di atas adalah hasil dari kompilator Go yang secara otomatis melakukan inlining pada dua fungsi yang terpisah. Namun, untuk tujuan pembelajaran, kita tidak akan melakukan inlining pada sayHello dalam kasus ini. Untuk melakukan ini, kompilasi kode sumber dengan flag berikut.

1go build -gcflags="-l" main.go
2

Jika hasil dicetak di shell, akan ditemukan assembly yang tumpang tindih.

 1yjlee@elegant:~/compare-assembly/go$ go build -gcflags="-l" main.go
 2
 3go tool objdump -s "main\.sayHello" ./main
 4TEXT main.sayHello(SB) /home/yjlee/compare-assembly/go/main.go
 5  main.go:3             0x468f60                493b6610               CMPQ SP, 0x10(R14)
 6  main.go:3             0x468f64                7636                   JBE 0x468f9c
 7  main.go:3             0x468f66                55                     PUSHQ BP
 8  main.go:3             0x468f67                4889e5                 MOVQ SP, BP
 9  main.go:3             0x468f6a                4883ec10               SUBQ $0x10, SP
10  main.go:5             0x468f6e                4889442420             MOVQ AX, 0x20(SP)
11  main.go:5             0x468f73                48895c2428             MOVQ BX, 0x28(SP)
12  main.go:4             0x468f78                e8c3a3fcff             CALL runtime.printlock(SB)
13  main.go:4             0x468f7d                488b442420             MOVQ 0x20(SP), AX
14  main.go:4             0x468f82                488b5c2428             MOVQ 0x28(SP), BX
15  main.go:4             0x468f87                e834acfcff             CALL runtime.printstring(SB)
16  main.go:4             0x468f8c                e8efa5fcff             CALL runtime.printnl(SB)
17  main.go:4             0x468f91                e80aa4fcff             CALL runtime.printunlock(SB)
18  main.go:5             0x468f96                4883c410               ADDQ $0x10, SP
19  main.go:5             0x468f9a                5d                     POPQ BP
20  main.go:5             0x468f9b                c3                     RET
21  main.go:3             0x468f9c                4889442408             MOVQ AX, 0x8(SP)
22  main.go:3             0x468fa1                48895c2410             MOVQ BX, 0x10(SP)
23  main.go:3             0x468fa6                e8d5afffff             CALL runtime.morestack_noctxt.abi0(SB)
24  main.go:3             0x468fab                488b442408             MOVQ 0x8(SP), AX
25  main.go:3             0x468fb0                488b5c2410             MOVQ 0x10(SP), BX
26  main.go:3             0x468fb5                eba9                   JMP main.sayHello(SB)
27

Saat inlining dinonaktifkan, operasi MOVQ disisipkan untuk memuat ulang nilai ke offset stack pointer seperti 0x20(SP) guna menjaga parameter (AX, BX) sesuai dengan spesifikasi pemanggilan fungsi. Dengan demikian, terkonfirmasi bahwa yang dioptimalkan oleh kompilator adalah operasi pemindahan memori yang tidak perlu dan overhead pemanggilan tersebut.

Sesi Berikutnya

Pada sesi berikutnya, kita akan membahas pernyataan if dan switch dalam bahasa Go. Jika ada waktu di masa depan, saya juga berencana untuk menganalisis bagian runtime Go.