逃逸分析
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在編譯程序優化理論中，逃逸分析是一種確定指針動態範圍的方法——分析在程序的哪些地方可以訪問到指針。它涉及到指針分析和形狀分析。
當一個變量(或對象)在子程序中被分配時，一個指向變量的指針可能逃逸到其它執行線程中，或是返回到調用者子程序。如果使用尾遞歸優化（通常在函數程式語言中是需要的），對象也可以看作逃逸到被調用的子程序中。如果一種語言支持第一類型的續體在Scheme和新澤西Standard ML中同樣如此），部分調用棧也可能發生逃逸。
如果一個子程序分配一個對象並返回一個該對象的指針，該對象可能在程序中被訪問到的地方無法確定——這樣指針就成功「逃逸」了。如果指針存儲在全局變量或者其它數據結構中，因為全局變量是可以在當前子程序之外訪問的，此時指針也發生了逃逸。
逃逸分析確定某個指針可以存儲的所有地方，以及確定能否保證指針的生命周期只在當前進程或線程中。
優化
[編輯]編譯器可以使用逃逸分析的結果作為優化的基礎：[1]
- 將堆分配轉化為棧分配。如果某個對象在子程序中被分配，並且指向該對象的指針永遠不會逃逸，該對象就可以在分配在棧上，而不是在堆上。在有垃圾收集的語言中，這種優化可以降低垃圾收集器運行的頻率。
- 同步消除。如果發現某個對象只能從一個線程可訪問，那麼在這個對象上的操作可以不需要同步。
- 分離對象或純量替換。如果某個對象的訪問方式不要求該對象是一個連續的內存結構，那麼對象的部分（或全部）可以不存儲在內存，而是存儲在CPU寄存器中。
實際問題
[編輯]在面向對象的程式語言中，動態編譯器特別適合使用逃逸分析。在傳統的靜態編譯中，方法重寫使逃逸分析變得不可能，任何調用方法可能被一個允許指針逃逸的版本重寫。動態編譯器可以使用重載信息來執行逃逸分析，並且當相關方法被動態代碼加載重寫時，會重新執行分析。[1]
Java程式語言的流行使得逃逸分析成為一個研究熱點。Java的堆分配、內置線程和Sun HotSpot動態編譯器的結合創建了一個關於逃逸分析優化的候選平台。逃逸分析最早是在Java標準版6中實現的。
例子 (Java)
[編輯]class Main {
public static void main(String[] args) {
example();
}
public static void example() {
Foo foo = new Foo(); //alloc
Bar bar = new Bar(); //alloc
bar.setFoo(foo);
}
}
class Foo {}
class Bar {
private Foo foo;
public void setFoo(Foo foo) {
this.foo = foo;
}
}
在這個示例中，創建了兩個對象(用alloc註釋)，其中一個作為方法的參數。方法setFoo()接收到foo參數後，保存Foo對象的引用。如果Bar對象保存在堆中，那麼Foo的引用將逃逸。但在這種情況下，編譯器可以使用逃逸分析確定Bar對象本身並沒有逃逸example()的調用。這意味着Foo引用無法逃逸。因此，編譯器可以安全地在棧上分配兩個對象。
例子（Scheme）
[編輯]在接下來的例子中，向量p不逃入g，所以它可以分配在棧上，然後在調用g之前從棧中刪除。
(define (f x)
(let ((p (make-vector 10000)))
(fill-vector-with-good-stuff p)
(g (vector-ref p 7023))))
然而，如果有
(define (f x)
(let ((p (make-vector 10000)))
(fill-vector-with-good-stuff p)
(g p)))
然後p需要分配在堆上或(如果當f被編譯時，編譯器知道g )分配在棧上，如此需要做出改變，即在g被調用時，可以保持g。 如果計算續體（continuations）用於實現異常控制結構，逃逸分析通常可以發現以避免必須分配一個計算續體（continuation）並複製調用棧。例如，在
;;读取用户输入的scheme对象。如果所有的数字,
;;返回一个列表,有序包含所有。如果用户输入一个
;;不是一个数字,立即返回#f。
(define (getnumlist)
(call/cc (lambda (continuation)
(define (get-numbers)
(let ((next-object (read)))
(cond
((eof-object? next-object) '())
((number? next-object) (cons next-object (get-numbers)))
(else (continuation #f)))))
(get-numbers))))
逃逸分析確定，被call/cc捕獲的continuation不會逃逸，所以沒有continuation結構需要被分配，喚醒continuation可以通過刪除棧來實現。