为什么 panic 值得思考?
初学 Go 的时候,心里常常很多疑问,有时候看似懂了的问题,其实是是而非。
panic 究竟是啥?看似显而易见的问题,但是却回答不出个所以然来。奇伢分两个章节来彻底搞懂 panic 的知识:
- 姿势篇:摸清楚 panic 的诞生,它不是石头里蹦出来的,总结有三种姿势;
- 原理篇:彻底搞明白 panic 的内部原理,理解 panic 的深层原理;
panic 的三种姿势
什么时候会产生 panic ?
我们先从“形”来学习。从程序猿的角度来看,可以分为主动和被动方式,被动的方式有两种,如下:
主动方式:
- 程序猿主动调用
panic( )
函数;
被动的方式:
- 编译器的隐藏代码触发;
- 内核发送给进程信号触发 ;
编译器的隐藏代码
Go 之所以简单又强大,编译器居功至伟。非常多的事情是编译器帮程序猿做了的,逻辑补充,内存的逃逸分析等等。
包括 panic 的抛出!
举个非常典型的例子:整数算法除零会发生 panic,怎么做到的?
看一段极简代码:
func divzero(a, b int) int { c := a/b return c }
上面函数就会有除零的风险,当 b 等于 0 的时候,程序就会触发 panic,然后退出,如下:
root@ubuntu:~/code/gopher/src/panic# ./test_zero panic: runtime error: integer divide by zero goroutine 1 [running]: main.zero(0x64, 0x0, 0x0) /root/code/gopher/src/panic/test_zero.go:6 +0x52
问题来了:程序怎么触发的 panic ?
代码面前无秘密。
可代码看不出啥呀,不就是一行 c := a/b
嘛?
奇伢说的是汇编代码。因为这段隐藏起来的逻辑,是编译器帮你加的。
用 dlv 调试断点到 divzero
函数,然后执行 disassemble
,你就能看到秘密了。奇伢截取部分汇编,并备注了下:
(dlv) disassemble TEXT main.zero(SB) /root/code/gopher/src/panic/test_zero.go // 判断 b 是否等于 0 test_zero.go:6 0x4aa3c1 4885c9 test rcx, rcx // 不等于 0 就跳转到 0x4aa3c8 执行指令,否则就往下执行 test_zero.go:6 0x4aa3c4 7502 jnz 0x4aa3c8 // 执行到这里,就说明 b 是 0 值,就跳转到 0x4aa3ed ,也就是 call $runtime.panicdivide => test_zero.go:6 0x4aa3c6 eb25 jmp 0x4aa3ed test_zero.go:6 0x4aa3c8 4883f9ff cmp rcx, -0x1 test_zero.go:6 0x4aa3cc 7407 jz 0x4aa3d5 test_zero.go:6 0x4aa3ce 4899 cqo test_zero.go:6 0x4aa3d0 48f7f9 idiv rcx // ... test_zero.go:7 0x4aa3ec c3 ret // 看到神奇的函数了嘛 ! test_zero.go:6 0x4aa3ed e8ee27f8ff call $runtime.panicdivide
看到秘密的函数了吗?
编译器偷偷加上了一段 if/else
的判断逻辑,并且还给加了 runtime.panicdivide
的代码。
- 如果 b == 0 ,那么跳转执行函数
runtime.panicdivide
;
再来看一眼 panicdivide
函数,这是一段极简的封装:
// runtime/panic.go func panicdivide() { panicCheck2("integer divide by zero") panic(divideError) }
看到了不,这里面调用的就是 panic()
函数。
除零触发的 panic 就是这样来的,它不是石头里蹦出来的,而是编译器多加的逻辑判断保证了除数为 0 的时候,触发 panic 函数。
划重点:编译器加的隐藏逻辑,调用了抛出 panic 的函数。Go 的编译器才是真大佬!
进程信号触发
最典型的是非法地址访问,比如, nil 指针 访问会触发 panic,怎么做到的?
看一个极简的例子:
func nilptr(b *int) int { c := *b return c }
当调用 nilptr( nil )
的时候,将会导致进程异常退出:
root@ubuntu:~/code/gopher/src/panic# ./test_nil panic: runtime error: invalid memory address or nil pointer dereference [signal SIGSEGV: segmentation violation code=0x1 addr=0x0 pc=0x4aa3bc] goroutine 1 [running]: main.nilptr(0x0, 0x0) /root/code/gopher/src/panic/test_nil.go:6 +0x1c
问题来了:这里的 panic 又是怎么形成的呢?
在 Go 进程启动的时候会注册默认的信号处理程序( sigtramp
)
在 cpu 访问到 0 地址会触发 page fault 异常,这是一个非法地址,内核会发送 SIGSEGV
信号给进程,所以当收到 SIGSEGV
信号的时候,就会让 sigtramp
函数来处理,最终调用到 panic
函数 :
// 信号处理函数回调 sigtramp (纯汇编代码) -> sigtrampgo ( signal_unix.go ) -> sighandler ( signal_sighandler.go ) -> preparePanic ( signal_amd64x.go ) -> sigpanic ( signal_unix.go ) -> panicmem -> panic (内存段错误)
在 sigpanic
函数中会调用到 panicmem
,在这个里面就会调用 panic 函数,从而走上了 Go 自己的 panic 之路。
panicmem
和 panicdivide
类似,都是对 panic( )
的极简封装:
func panicmem() { panicCheck2("invalid memory address or nil pointer dereference") panic(memoryError) }
划重点:这种方式是通过信号软中断的方式来走到 Go 注册的信号处理逻辑,从而调用到 panic( )
的函数。
童鞋可能会好奇,信号处理的逻辑什么时候注册进去的?
在进程初始化的时候,创建 M0(线程)的时候用系统调用 sigaction
给信号注册处理函数为 sigtramp
,调用栈如下:
mstartm0 (proc.go) -> initsig (signal_unix.go:113) -> setsig (os_linux.go)
这样的话,以后触发了信号软中断,就能调用到 Go 的信号处理函数,从而进行语言层面的 panic 处理 。
总的来说,这个是从系统层面到特定语言层面的处理转变。
程序猿主动
第三种方式,就是程序猿自己主动调用 panic
抛出来的。
func main() { panic("panic test") }
简单的函数调用,这个超简单的。
聊聊 panic 到底是什么?
现在我们摸透了 panic 产生的姿势,以上三种方式,无论哪一种都归一到 panic( )
这个函数调用。所以有一点很明确:panic 这个东西是语言层面的处理逻辑。
panic 发生之后,如果 Go 不做任何特殊处理,默认行为是打印堆栈,退出程序。
现在回到最本源的问题:panic 到底是什么?
这里不纠结概念,只描述几个简单的事实:
panic( )
函数内部会产生一个关键的数据结构体_panic
,并且挂接到 goroutine 之上;panic( )
函数内部会执行_defer
函数链条,并针对_panic
的状态进行对应的处理;
什么叫做 panic( )
的对应的处理?
循环执行 goroutine 上面的 _defer
函数链,如果执行完了都还没有恢复 _panic
的状态,那就没得办法了,退出进程,打印堆栈。
如果在 goroutine 的 _defer
链上,有个朋友 recover 了一下,把这个 _panic
标记成恢复,那事情就到此为止,就从这个 _defer
函数执行后续正常代码即可,走 deferreturn
的逻辑。
所以,panic 是什么 ?
小奇伢认为,它就是个特殊函数调用,仅此而已。
有多特殊?
限于篇幅,此处不表,下篇剖析其深度原理。可以先思考几个小问题:
- panic 究竟是啥?是一个结构体?还是一个函数?
- 为什么 panic 会让 Go 进程退出的 ?
- 为什么 recover 一定要放在 defer 里面才生效?
- 为什么 recover 已经放在 defer 里面,但是进程还是没有恢复?
- 为什么 panic 之后,还能再 panic ?有啥影响?
总结
- panic 产生的三大姿势:程序猿主动,编译器辅助逻辑,软中断信号触发;
- 无论哪一种姿势,最终都是归一到
panic( )
函数的处理,panic 只是语言层面的处理逻辑; - panic 发生之后,如果不做处理,默认行为是打印 panic 原因,打印堆栈,进程退出;
以上就是Go panic的三种产生方式细节探究的详细内容,更多关于Go panic产生方式的资料请关注好代码网其它相关文章!