Hello World

这篇文档将分析 Go 程序的编译过程，通过了解 Go 程序的编译更加深入的理解 Go 程序的生命周期。

首先我们来写一个 Go 最基础 Hello World 程序，文件命名为hello.go代码如下:

然后使用下面的命令打印这个程序的构建过程:

输出的内容经过简化之后如下:

下面分析一下这个过程：

• 第 2 行和第 3 行，我们可以看到，我们的程序中包含了 fmt.a 和 runtime.a 文件，证明了程序会将 runtime 包作为程序的一同编译，一同运行

• 第 5 行：准备好编译的文件 fmt.a以及 runtime.a 之后调用编译器 compile.exe 进行编译

• 第 7 行到第 9 行： 输出程序依赖的所有的软件包，包括 fmt、 runtime、 errors 以及更多省略的

• 第 12 行: 调用链接器 link.exe 将编译后的结果进行链接，产生最终的可执行文件

通过这个实验，我们可以看到 Go 语言的编译过程和 C/C++ 之类的语言是类似的，完整的编译过程如下图所示:

词法分析是将程序转换为 Token（最小的语义结构，比如说 package、 main、 "这样一个个的单词）。

句法分析是在词法分析的基础上，将 Token 转为抽象语法树(AST)，类似如下这样的结构:

语义分析是在抽象语法树的基础上，做如下这些事项的检查和优化:

• 类型检查: 因为 Go 是一门静态类型的语言，所以要在编译阶段进行类型的检查

• 类型推断：在大部分情况下，我们并不需要在代码中声明变量的类型，这是因为编译器在这时候会自动推断变量的类型

• 函数调用内联： 比如一些简单、短小的函数，编译器不会使用函数调用，而是直接使用函数体中的代码替换，减少函数的调用，以此来提升代码的性能

• 逃逸分析：分析变量到底应该存储在堆上还是栈上

中间码(SSA)生成这一步的目的是为了生成与平台无关的代码，就类似于 Java 中生成字节码，PHP 中生成 OPCode。主要是为了实现与平台无关的特性，不同的平台复用前面词法分析、句法分析、语义分析这些过程。当新增一种平台, 只需要实现中间码到特定平台的机器码这部分工作即可，不需要重复上面的工作。

下面这条指令可以查看main 函数生成的中间码:

你可以在浏览器中打开这条命令的输出结果中的 ssa.html 网页文件，可以看到到生成中间码为止上面每一步的输出，如下图所示:

最终生成的 SSA 代码如下:

代码优化 ，这一步其实是贯穿整个编译过程的，也就是说在编译中每一步都可以进行优化。

机器码生成 ，这一步会生成 Plan9 汇编代码，这个 Plan9 汇编代码是和具体的平台相关的， Linux 下生成的汇编和 Windows 下生成的汇编是不同的。然后将对应平台的 Plan9 汇编编译成机器码，机器码的文件以 .a结尾。

我们可以通过下面的命令来查看最终生成的 Plan9 汇编代码:

链接， 这一步就是把生成的所有的 .a 结尾的机器码文件进行链接，生成最终的可执行文件。