一篇短文介绍 Defer 是如何工作的
Illustration created for “A Journey With Go”, made from the original Go Gopher, created by Renee French.
ℹ️ 这篇文章基于 Go 1.12。
`defer` 语句[1]是在函数返回前执行一段代码的便捷方法，如 Golang 规范[2]所描述：
延迟函数（ deferred functions ）在所在函数返回前，以与声明相反的顺序立即被调用
以下是 LIFO (后进先出)实现的例子：
func main() {
defer func() {
println(`defer 1`)
}() defer func() {
println(`defer 2`)
}()}defer 2 <- 后进先出
defer 1
来看一下内部的实现，然后再看一个更复杂的案例。
内部实现
Go 运行时（runtime）使用一个链表来实现 LIFO。实际上，一个 defer 结构体持有一个指向下一个要被执行的 defer 结构体的指针：
type _defer struct {
siz int32
started bool
sp uintptr
pc uintptr
fn *funcval _panic *_panic link *_defer // 下一个要被执行的延迟函数
当一个新的 defer 方法被创建的时候，它被附加到当前的 Goroutine 上，然后之前的 defer 方法作为下一个要执行的函数被链接到新创建的方法上：
func newdefer(siz int32) *_defer {
var d *_defer
gp := getg() // 获取当前 goroutine
[...]
// 延迟列表现在被附加到新的 _defer 结构体
d.link = gp._defer
gp._defer = d // 新的结构现在是第一个被调用的
return d
}
现在，后续调用会从栈的顶部依次出栈延迟函数：
func deferreturn(arg0 uintptr) {
gp := getg() // 获取当前 goroutine
d:= gp._defer // 拷贝延迟函数到一个变量上
if d == nil { // 如果不存在延迟函数就直接返回
return
}
[...]
fn := d.fn // 获取要调用的函数
d.fn = nil // 重置函数
gp._defer = d.link // 把下一个 _defer 结构体依附到 Goroutine 上
freedefer(d) // 释放 _defer 结构体
jmpdefer(fn, uintptr(unsafe.Pointer(&arg0))) // 调用该函数
}
如我们所见，并没有循环地去调用延迟函数，而是一个接一个地出栈。这一行为可以通过生成汇编[3]代码得到验证：
// 第一个延迟函数
0x001d 00029 (main.go:6) MOVL $0, (SP)
0x0024 00036 (main.go:6) PCDATA $2, $1
0x0024 00036 (main.go:6) LEAQ "".main.func1·f(SB), AX
0x002b 00043 (main.go:6) PCDATA $2, $0
0x002b 00043 (main.go:6) MOVQ AX, 8(SP)
0x0030 00048 (main.go:6) CALL runtime.deferproc(SB)
0x0035 00053 (main.go:6) TESTL AX, AX
0x0037 00055 (main.go:6) JNE 117
// 第二个延迟函数
0x0039 00057 (main.go:10) MOVL $0, (SP)
0x0040 00064 (main.go:10) PCDATA $2, $1
0x0040 00064 (main.go:10) LEAQ "".main.func2·f(SB), AX
0x0047 00071 (main.go:10) PCDATA $2, $0
0x0047 00071 (main.go:10) MOVQ AX, 8(SP)
0x004c 00076 (main.go:10) CALL runtime.deferproc(SB)
0x0051 00081 (main.go:10) TESTL AX, AX
0x0053 00083 (main.go:10) JNE 101
// main 函数结束
0x0055 00085 (main.go:18) XCHGL AX, AX
0x0056 00086 (main.go:18) CALL runtime.deferreturn(SB)
0x005b 00091 (main.go:18) MOVQ 16(SP), BP
0x0060 00096 (main.go:18) ADDQ $24, SP
0x0064 00100 (main.go:18) RET
0x0065 00101 (main.go:10) XCHGL AX, AX
0x0066 00102 (main.go:10) CALL runtime.deferreturn(SB)
0x006b 00107 (main.go:10) MOVQ 16(SP), BP
0x0070 00112 (main.go:10) ADDQ $24, SP
0x0074 00116 (main.go:10) RET
deferproc 方法被调用了两次，并且内部调用了 newdefer 方法，我们之前已经看到该方法将我们的函数注册为延迟函数。之后，在函数的最后，在 deferreturn 函数的帮助下，延迟方法会被一个接一个地调用。
Go 标准库向我们展示了结构体 _defer 同样链接了一个 _panic *_panic 属性。来通过另一个例子看下它在哪里会起作用。
延迟和返回值
如规范所描述，延迟函数访问返回的结果的唯一方法是使用命名返回参数[4]：
如果延迟函数是一个匿名函数（ function literal ）[5]，并且所在函数存在命名返回参数[6]，同时该命名返回参数在匿名函数的作用域中，匿名函数可能会在返回参数返回前访问并修改它们。
这里有个例子：
func main() {
fmt.Printf("with named param, x: %dn", namedParam())
fmt.Printf("without named param, x: %dn", notNamedParam())
}func namedParam() (x int) {
x = 1
defer func() { x = 2 }()
return x
}func notNamedParam() (int) {
x := 1
defer func() { x = 2 }()
return x
}with named param, x: 2
without named param, x: 1
确实就像这篇“defer, panic 和 recover[7]”博客所描述的一样，一旦确定这一行为，我们可以将其与 recover 函数混合使用：
recover 函数 是一个用于重新获取对恐慌（panicking）goroutine 控制的内置函数。recover 函数仅在延迟函数内部时才有效。
如我们所见，_defer 结构体链接了一个 _panic 属性，该属性在 panic 调用期间被链接。
func gopanic(e interface{}) {
[...] var p _panic
[...] d := gp._defer // 当前附加的 defer 函数
[...]
d._panic = (*_panic)(noescape(unsafe.Pointer(&p)))
[...]
}
确实，在发生 panic 的情况下，调用延迟函数之前会调用 gopanic 方法：
0x0067 00103 (main.go:21) CALL runtime.gopanic(SB)
0x006c 00108 (main.go:21) UNDEF
0x006e 00110 (main.go:16) XCHGL AX, AX
0x006f 00111 (main.go:16) CALL runtime.deferreturn(SB)
这里是一个 recover 函数利用命名返回参数的例子：
func main() {
fmt.Printf("error from err1: %vn", err1())
fmt.Printf("error from err2: %vn", err2())
}func err1() error {
var err error
defer func() {
if r := recover(); r != nil {
err = errors.New("recovered")
} }() panic(`foo`)
return err
}func err2() (err error) {
defer func() {
if r := recover(); r != nil {
err = errors.New("recovered")
} }() panic(`foo`)
return err
}error from err1: <nil>
error from err2: recovered
两者的结合是我们可以正常使用 recover 函数将我们希望的 error 返回给调用方。作为这篇关于延迟函数的文章的总结，让我们来看看延迟函数的提升。
性能提升
Go 1.8[8]是提升 defer 的最近的一个版本（译者注：目前 Go 1.14 才是提升 defer 性能的最近的一个版本），我们可以通过运行 Go 的基准测试来看到这些提升（在 1.7 和 1.8 之间进行对比）：
name old time/op new time/op delta
Defer-4 99.0ns ± 9% 52.4ns ± 5% -47.04% (p=0.000 n=9+10)
Defer10-4 90.6ns ± 13% 45.0ns ± 3% -50.37% (p=0.000 n=10+10)
这样的提升得益于这个提升分配方式的 CL [9]，避免了栈的增长。
不带参数的 defer 语句避免内存拷贝也是一个优化。下面是带参数和不带参数的延迟函数的基准测试：
name old time/op new time/op delta
Defer-4 51.3ns ± 3% 45.8ns ± 1% -10.72% (p=0.000 n=10+10)
由于第二个优化，现在速度也提高了 10%。
via: https://medium.com/a-journey-with-go/go-how-does-defer-statement-work-1a9492689b6e
作者：Vincent Blanchon[10]译者：dust347[11]校对：@unknwon[12]
本文由 GCTT[13] 原创编译，Go 中文网[14] 荣誉推出
参考资料
[1]
defer 语句: https://golang.org/ref/spec#Defer_statements
[2]
Golang 规范: https://golang.org/ref/spec#Defer_statements
[3]
汇编: https://golang.org/doc/asm
[4]
命名返回参数: https://golang.org/ref/spec#Function_types
[5]
匿名函数（ function literal ）: https://golang.org/ref/spec#Function_literals
[6]
命名返回参数: https://golang.org/ref/spec#Function_types
[7]
defer, panic 和 recover: https://blog.golang.org/defer-panic-and-recover
[8]
Go 1.8: https://golang.org/doc/go1.8#defer
[9]
这个提升分配方式的 CL : https://go-review.googlesource.com/c/go/+/29656/
[10]
Vincent Blanchon: https://medium.com/@blanchon.vincent
[11]
dust347: https://github.com/dust347
[12]
@unknwon: https://github.com/unknwon
[13]
GCTT: https://github.com/studygolang/GCTT
[14]
Go 中文网: https://studygolang.com/