詳解Go語言中make和new的區別

2023-02-27 06:00:15

寫在前面

雖然 make 和 new 都是能夠用於初始化資料結構，但是它們兩者能夠初始化的結構型別卻有著較大的不同；make 在 Go 語言中只能用於初始化語言中的3種型別：slice、map、chan

slice := make([]int, 0, 100)
hash := make(map[int]bool, 10)
ch := make(chan int, 5)

這些基本型別都是語言為我們提供的，我們在前面的章節中其實已經介紹過了它們初始化的過程以及原理，但是在這裡還是需要提醒各位讀者注意的是，這三者返回了不同型別的資料結構：

slice 是一個包含 data、cap 和 len 的結構體；
hash 是一個指向 hmap 結構體的指標；
ch 是一個指向 hchan 結構體的指標；

而另一個用於初始化資料結構的關鍵字 new 的作用其實就非常簡單了，它只是接收一個型別作為引數然後返回一個指向這個型別的指標：

i := new(int)

var v int
i := &v

上述程式碼片段中的兩種不同初始化方法其實是等價的，它們都會建立一個指向 int 零值的指標。

到了這裡我們對 Go 語言中這兩種不同關鍵字的使用也有了一定的瞭解：make 用於建立切片、雜湊表和管道等內建資料結構，new 用於分配並建立一個指向對應型別的指標。

實現原理

接下來我們將分別介紹 make 和 new 在初始化不同資料結構時的具體過程，我們會從編譯期間和執行時兩個不同的階段理解這兩個關鍵字的原理，不過由於前面已經詳細地介紹過 make 的實現原理，所以我們會將重點放在 new 上從 Go 語言的原始碼層面分析它的實現。

make

在前面的章節中我們其實已經談到過 make 在建立陣列和切片、雜湊表和 Channel 的具體過程，所以在這一小節中，我們也只是會簡單提及 make 相關的資料結構初始化原理。

在編譯期間的型別檢查階段，Go 語言其實就將代表 make 關鍵字的 OMAKE 節點根據引數型別的不同轉換成了 OMAKESLICE、OMAKEMAP 和 OMAKECHAN 三種不同型別的節點，這些節點最終也會呼叫不同的執行時函數來初始化資料結構。

new

內建函數 new 會在編譯期間的 SSA 程式碼生成階段經過 callnew 函數的處理，如果請求建立的型別大小時 0，那麼就會返回一個表示空指標的 zerobase 變數，在遇到其他情況時會將關鍵字轉換成 newobject：

func callnew(t *types.Type) *Node {
    if t.NotInHeap() {
        yyerror("%v is go:notinheap; heap allocation disallowed", t)
    }
    dowidth(t)

    if t.Size() == 0 {
        z := newname(Runtimepkg.Lookup("zerobase"))
        z.SetClass(PEXTERN)
        z.Type = t
        return typecheck(nod(OADDR, z, nil), ctxExpr)
    }

    fn := syslook("newobject")
    fn = substArgTypes(fn, t)
    v := mkcall1(fn, types.NewPtr(t), nil, typename(t))
    v.SetNonNil(true)
    return v
}

需要提到的是，哪怕當前變數是使用 var 進行初始化，在這一階段可能會被轉換成 newobject 的函數呼叫並在堆上申請記憶體：

func walkstmt(n *Node) *Node {
    switch n.Op {
    case ODCL:
        v := n.Left
        if v.Class() == PAUTOHEAP {
            if prealloc[v] == nil {
                prealloc[v] = callnew(v.Type)
            }
            nn := nod(OAS, v.Name.Param.Heapaddr, prealloc[v])
            nn.SetColas(true)
            nn = typecheck(nn, ctxStmt)
            return walkstmt(nn)
        }
    case ONEW:
        if n.Esc == EscNone {
            r := temp(n.Type.Elem())
            r = nod(OAS, r, nil)
            r = typecheck(r, ctxStmt)
            init.Append(r)
            r = nod(OADDR, r.Left, nil)
            r = typecheck(r, ctxExpr)
            n = r
        } else {
            n = callnew(n.Type.Elem())
        }
    }
}

當然這也不是絕對的，如果當前宣告的變數或者引數不需要在當前作用域外『生存』，那麼其實就不會被初始化在堆上，而是會初始化在當前函數的棧中並隨著函數呼叫的結束而被銷燬。

newobject 函數的工作就是獲取傳入型別的大小並呼叫 mallocgc 在堆上申請一片大小合適的記憶體空間並返回指向這片記憶體空間的指標：

func newobject(typ *_type) unsafe.Pointer {
    return mallocgc(typ.size, typ, true)
}

mallocgc 函數的實現大概有 200 多行程式碼，在這一節中就不展開詳細分析了，我們會在後面的章節中詳細介紹 Go 語言的記憶體管理機制。

總結

到了最後，簡單總結一下 Go 語言中 make 和 new 關鍵字的實現原理，make 關鍵字的主要作用是建立切片、雜湊表和 Channel 等內建的資料結構，而 new 的主要作用是為型別申請一片記憶體空間，並返回指向這片記憶體的指標。

參考

[1]大神是如何學習 Go 語言之 make 和 new

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詳解Go語言中make和new的區別

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寫在前面

實現原理

make

new

總結

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