Managed language nedir?
Managed Language nedir?
Managed language, programcının yazdığı mantıktan büyük ölçüde sapmadan yalnızca yürütme işlemi gerçekleştiren unmanaged language'den farklı olarak; GC, runtime optimization, green thread ve concurrency handling gibi süreçleri runtime aşamasında çalıştırarak kullanıcının riskli düşük seviyeli (low-level) yönetim işlemlerini yapmasına gerek bırakmayan bir dildir.
Bu tür diller, yalnızca business logic'e odaklanarak geliştirmeye yoğunlaşabilme avantajı sunsa da, programcının sezgileri ile programın gerçekte nasıl çalıştığı farklılık gösterebileceğinden, bazen hassas runtime tuning gerektirebilir.
Öncelikle, managed language'ler arasında minimalist felsefeye en sadık kalan ve assembly yapısı oldukça şeffaf olan Go dilini inceleyeceğiz.
Go dilinin binary yapısı
| .text | .data | .gopclntab, .typelink vb. |
|---|---|---|
| Yürütülecek makine kodu | Depolanacak veriler | Language runtime bölümleri |
Go dili, kullanıcının girdisini birebir makine koduna çevirmediği için .text bölümündeki mantık, language runtime bölümleriyle de yakından ilişkilidir.
Ayrıca, kullanıcının ayrıca yazmadığı runtime.printnl() gibi fonksiyonlar .text bölümündeki assembly'ye eklenir. Bu tür otomatik kod ekleme işlemleri sayesinde Go dili, geliştiricinin manuel yönetimden kurtulmasına yardımcı olur.
Go'da sadece main fonksiyonu bölümüne bakış
Öncelikle, basit bir örnek kaynak kod olan main.go dosyasını oluşturalım ve main fonksiyonunu AMD64 makinesinde inceleyelim.
1package main
2
3func sayHello(msg string) {
4 println(msg)
5}
6
7func main() {
8 sayHello("Hello World")
9}
Ardından şu şekilde build edilir.
1go build main.go
Go, kolay düşük seviyeli debugging için go tool desteği sunar.go tool içerisinde main paketindeki main fonksiyonuna ait assembly kodunu görmek için şu komut girilir.
1go tool objdump -s "main\.main" ./main
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)
- Mevcut thread'e giriş yapılıp yapılmadığı CMPQ ile karşılaştırıldıktan sonra, eğer doğruysa Entrypoint 0x468f95 adresine atlanır.
- Giriş noktası
PUSHQ BPile stack'e eklenir. - Fonksiyon başladığında stack'in başlangıç noktası, verilerin en son yüklendiği register olan SP'ye atanarak yerel değişken referansları için giriş noktası sabitlenir.
- Daha sonra 16 byte'lık yerel değişken stack alanı ayrılır (
SUBQ $0x10, SP) ve CPU cache alignment işlemi için NOPL kullanılarak boş baytlar doldurulur. - Go Runtime'da string buffer'ın çıktı kilidi
runtime.printlock(SB)çağrılarak kilitlenir. - LEAQ komutu kullanılarak atanan string'in başlangıç adresi, genel amaçlı register'lardan veri depolama için kullanılan akümülatör AX'e kaydedilir.
- Ardından operasyon yardımı ve geçici veri depolama için kullanılan BX register'ına string uzunluğu olan 11 değeri kaydedilir. (
MOVL $0Xb, BX) - runtime.printstring(SB) ile akümülatör bilgisi SB tarafına yazdırılır.
- Bir satırlık boşluk da runtime.printnl(SB) ile SB tarafına yazılır.
- String buffer, runtime.printunlock(SB) ile serbest bırakılır.
- ADDQ $0x10, SP ile ödünç alınan 16 byte'lık stack belleği iade edilir. - Başlangıçta giriş noktası stack'e eklendiği için, şimdi POPQ BP ile stack'ten çıkarılır ve geri dönüş sinyali verilir.
- Daha sonra managed language olmasının bir gereği olarak runtime.morestack_noctxt.abi0(SB) ile yeterli stack alanı ayrılır ve GC gibi runtime süreçleri kurulur.
- Yönetilen main.main(SB) adresine geçiş yapılır.
Görüldüğü üzere, business logic'in assembly kodu oldukça açıktır ve üzerine sadece hafif bir runtime yönetimi eklenmiştir.
Optimizasyon olmadığında
Yukarıdaki yapı, Go derleyicisinin birbirinden ayrı olan iki fonksiyonu otomatik olarak inlining yöntemiyle optimize etmesinin bir sonucudur. Ancak eğitim amacıyla, bu durumda sayHello fonksiyonunun inlining yapmamasını sağlayacağız.
Bunu gerçekleştirmek için kaynak kod şu flag ile derlenir.
1 go build -gcflags="-l" main.go
Shell üzerinde sonuçlar incelendiğinde yinelenen assembly kodları görülür.
1yjlee@elegant:~/compare-assembly/go$ 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 $0x10, SP
19 main.go:5 0x468f9a 5d POPQ BP
20 main.go:5 0x468f9b c3 RET
21 main.go:3 0x468f9c 4889442408 MOVQ AX, 0x8(SP)
22 main.go:3 0x468fa1 48895c2410 MOVQ BX, 0x10(SP)
23 main.go:3 0x468fa6 e8d5afffff CALL runtime.morestack_noctxt.abi0(SB)
24 main.go:3 0x468fab 488b442408 MOVQ 0x8(SP), AX
25 main.go:3 0x468fb0 488b5c2410 MOVQ 0x10(SP), BX
26 main.go:3 0x468fb5 eba9 JMP main.sayHello(SB)
27yjlee@elegant:~/compare-assembly/go$ go tool objdump -s "main\.sayHello" ./main
28TEXT main.sayHello(SB) /home/yjlee/compare-assembly/go/main.go
29 main.go:3 0x468f60 493b6610 CMPQ SP, 0x10(R14)
30 main.go:3 0x468f64 7636 JBE 0x468f9c
31 main.go:3 0x468f66 55 PUSHQ BP
32 main.go:3 0x468f67 4889e5 MOVQ SP, BP
33 main.go:3 0x468f6a 4883ec10 SUBQ $0x10, SP
34 main.go:5 0x468f6e 4889442420 MOVQ AX, 0x20(SP)
35 main.go:5 0x468f73 48895c2428 MOVQ BX, 0x28(SP)
36 main.go:4 0x468f78 e8c3a3fcff CALL runtime.printlock(SB)
37 main.go:4 0x468f7d 488b442420 MOVQ 0x20(SP), AX
38 main.go:4 0x468f82 488b5c2428 MOVQ 0x28(SP), BX
39OVQ 0x20(SP), AX
40 main.go:4 0x468f82 488b5c2428 MOVQ 0x28(SP), BX
41 main.go:4 0x468f87 e834acfcff CALL runtime.printstring(SB)
42 main.go:4 0x468f8c e8efa5fcff CALL runtime.printnl(SB)
43 main.go:4 0x468f91 e80aa4fcff CALL runtime.printunlock(SB)
44 main.go:5 0x468f96 4883c410 ADDQ $0x10, SP
45 main.go:5 0x468f9a 5d POPQ BP
46 main.go:5 0x468f9b c3 RET
47 main.go:3 0x468f9c 4889442408 MOVQ AX, 0x8(SP)
48 main.go:3 0x468fa1 48895c2410 MOVQ BX, 0x10(SP)
49 main.go:3 0x468fa6 e8d5afffff CALL runtime.morestack_noctxt.abi0(SB)
50 main.go:3 0x468fab 488b442408 MOVQ 0x8(SP), AX
51 main.go:3 0x468fb0 488b5c2410 MOVQ 0x10(SP), BX
52 main.go:3 0x468fb5 eba9 JMP main.sayHello(SB)
53yjlee@elegant:~/compare-assembly/go$
Özetle, derleyicinin optimize ettiği şeyin bu tür yinelenen işlemler, verimsiz loop unrolling ve benzeri durumlar olduğu doğrulanmıştır.
Gelecek ders
Bir sonraki derste Go dilindeki if ve switch ifadelerini ele alacağız. Zamanımız kalırsa Go runtime bölümlerini de analiz etmeyi planlıyoruz.