Jak je uspořádána zásobník v jazyce Go?

V Golangu je halda (heap) oblast paměti, kde jsou umístěny dynamicky alokované objekty. Správa této paměti je automatická pomocí garbage collectoru.

Klíčové aspekty:

• Dynamická alokace: Objektů menšího rozsahu a krátkého životního cyklu, u nichž překladač nemůže dokázat, že jejich životnost je omezená rámcem funkce nebo zásobníku, nebo které jsou alokovány pomocí new nebo získáním adresy (&), jsou obvykle umístěny na haldě.
• Garbage collector (GC): Go používá paralelní, tříbarevný, Mark-and-Sweep garbage collector. Funguje současně s během programu, minimalizujíc přestávky.
  • Mark (Značení): GC prohledává dosažitelné objekty z kořenových ukazatelů (lokální proměnné na zásobníku, globální proměnné) a označuje je jako "živé".
  • Sweep (Pročištění): GC prohledá celý dostupný hald a uvolní paměť obsazenou objekty, které nebyly označeny jako "živé".
  • Paralelně: GC běží v samostatných gorutinách, snižujíc zpoždění hlavního programu.
• Escape Analysis: Kompilátor Golang provádí analýzu (escape analysis), aby určil, kam ukazuje proměnná nebo hodnota — na zásobník nebo na haldu. Pokud je proměnná nebo strukturové pole dostupné po návratu z aktuální gorutiny, pravděpodobně bude alokováno na haldě. Jinak na zásobníku.

  // Příklad escape analysis.
  // Tento objekt bude pravděpodobně alokován na haldě,
  // protože se vrací ukazatel.
  func createPoint() *Point {
      p := Point{X: 1, Y: 2}
      return &p // Ukazatel "utíká" z funkce
  }
  
  // Tento objekt bude pravděpodobně alokován na zásobníku,
  // protože není dostupný po ukončení funkce.
  func processValue() {
      val := 10
      println(val)
  }
  
  type Point struct {
      X, Y int
  }
  

• Rozdělení na arény (Arenas): Hald v Golangu může být rozdělen na několik arén, což pomáhá efektivněji pracovat s garbage collectorem, zejména na systémech s více procesory.
• Použití mmap: Golang používá systémový volání mmap (Memory Map) pro alokaci velkých bloků virtuální paměti pro haldu.
• Nepřerušovanost: Na rozdíl od některých jazyků, Go nezaručuje fyzickou kontinuitu objektů na haldě. Paměť může být fragmentovaná.
• Chybějící manuální správa paměti: Vývojář nemusí explicitně alokovat nebo uvolňovat paměť na haldě. GC to dělá automaticky.

Zásobník a halda v Golangu plní různé role:

Oblast paměti	Účel	Správa	Doba životnosti
Zásobník	Lokální proměnné, parametry funkcí, návratové adresy	Automatická (při vstupu/výstupu z funkce)	Omezená dobou běhu funkce
Hald	Dynamicky alokované objekty, které "utíkají" ze zásobníku, velké struktury	Sběrač odpadků (GC)	Určuje dosažitelnost objektu z kořenů