基于Golang的Go编译器能否比基于C的Go编译器更优秀？

基于Golang的Go编译器能否比基于C的Go编译器更优秀？ 我一直想知道，用自身语言编写的编译器是否有可能比用特定语言编写的父语言编译器更好？例如，在这种情况下，基于Go语言编写的Go编译器能否产生比基于C语言编写的父Go编译器更好的结果？我认为从性能角度来看，它要么性能相当，要么性能更低（因为随着新复杂功能的增加，生成的汇编代码大小会增加）。我之前就此主题发表了一篇小文章在此处。

从性能和优化的角度来看，维护和改进基于C语言的Go编译器难道不是一个更好的选择吗？我确实理解，使用更高级的语言编写编译器代码能使社区更容易做出贡献，并且编写新功能也更容易，但是编写的舒适性和便利性是否也会导致性能/优化的损失呢？我只是有点担心，基于Go的程序未来是否会变得更慢（失去其独特卖点），就像Java那样。

这些只是我初步的想法，期待社区和核心贡献者的想法和观点。


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7 回复

我想我需要更好地理解Go编译器和运行时的工作原理，才能理解Go是如何处理并发的。你有什么好的参考资料可以更好地解释这一点吗？

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编译器与 Go 的并发特性无关，这些特性是 Go 运行时的属性。

编译器需要了解的关于并发的一切，就是如何将启动 Go 协程的操作转换为虚拟机指令，以及发送和接收操作需要生成何种指令。

Go 与 C 之间并不存在父子关系。（那么，用 B 语言或汇编语言编写的 C 编译器会更好吗？）

此外，Go 提供了易于使用的并发机制，Go 编译器也利用了这一点。在当前的多核机器上，这可能使得 Go 编译器比复杂度相似的 C 语言实现运行得更快。

但如果 Go 1.5 编译器是用 Go 1.4 编写的，而 Go 1.4 包含一些 C 代码和剩余的 Go 1.3 代码，那么这一切不都归结于 Go 1.2 的编译器代码吗？Go 1.2 的编译器代码是纯 C 代码（如果我没记错的话）。那么，这不就是我们用来生成汇编代码并最终生成二进制文件所依赖的底层代码吗？

根据我的理解，Go 编译器的 C 代码被翻译成了 Go 代码（符合之前的 Go 版本），并通过比较输出来验证该编译器与之前基于 C 的 Go 编译器一样好。但这本质上不就是使用基于 C 的 Go 编译器来编译基于 Go 的编译器代码，从而将其转换为汇编代码吗？而且 Go 语言的这些基础特性/结构将始终使用相同的基于 C 的 Go 编译器来转换为汇编。

除非用 Go 编写的 Go 编译器确实编写了一些能直接生成新汇编代码的结构/特性，而没有使用基于 C 的汇编生成代码。Go 的并发特性是这样的情况吗？

如果实现正确，用C语言编写的编译器和用Go语言编写的编译器可以为相同的输入生成相同的代码。即使是使用Rust、Erlang或R语言编写的编译器也能做到这一点。

如果你只比较生成的代码，那么编译器的实现语言是无关紧要的，你可以让它们都以相同的方式生成代码。

当然，它们在生成结果时的运行时间、创建结果时使用的内存等方面可能有所不同。

尽管编译的持续时间或编译器的内存消耗通常只被视为次要因素，但更重要的是生成的代码是“优质”的。

话虽如此，许多语言都力求实现自举，这某种程度上证明了该语言已准备好投入生产使用，同时也让每一位了解该语言的开发者都能帮助优化和改进编译器。

从编译器的实现语言角度来看，基于Go的Go编译器（Go 1.5+的自举编译器）确实在多个方面展现出优势。以下是具体分析：

1. 性能与优化能力

基于Go的编译器能够利用Go语言本身的并发特性和现代编译器优化技术，实现更高效的编译过程。例如，Go编译器的SSA（静态单赋值）优化后端完全用Go实现，这使得优化逻辑更清晰且易于维护。虽然编译出的二进制代码性能主要取决于优化算法而非编译器实现语言，但Go版本的编译器在优化传递的实现上更模块化。

// 示例：Go编译器中的简单优化传递结构（概念性代码）
type OptimizationPass struct {
    Name string
    Run  func(*ir.Func) bool
}

func constantFold(fn *ir.Func) bool {
    // 常量折叠优化实现
    for _, block := range fn.Blocks {
        for _, inst := range block.Instrs {
            if foldable(inst) {
                replaceWithConstant(inst)
            }
        }
    }
    return true
}

2. 编译速度与并发编译

Go编译器利用goroutine实现并发编译，显著提升编译速度。例如，每个包可以独立编译，依赖解析和代码生成可并行执行：

// 简化示例：并行编译包
func compilePackages(pkgs []*Package) {
    var wg sync.WaitGroup
    for _, pkg := range pkgs {
        wg.Add(1)
        go func(p *Package) {
            defer wg.Done()
            compilePackage(p) // 并发编译
        }(pkg)
    }
    wg.Wait()
}

3. 代码可维护性与优化迭代

基于Go的编译器代码更易于扩展优化规则。例如，新增一个死代码消除优化只需在优化传递链中添加新阶段：

func deadCodeElimination(fn *ir.Func) bool {
    // 使用数据流分析标记无用代码
    live := computeLiveValues(fn)
    return removeDeadInstructions(fn, live)
}

// 优化传递管道清晰可见
var optimizationPipeline = []OptimizationPass{
    {"constantFold", constantFold},
    {"deadCodeElim", deadCodeElimination},
    // 添加新优化只需在此注册
}

4. 生成代码质量对比

实际测试数据显示，Go自举编译器生成的二进制性能与C版本相当或略有提升。这是因为：

  • 相同的优化算法（如内联、逃逸分析）在两种实现中共享逻辑
  • 关键代码生成路径（如SSA到机器码转换）都经过深度优化
  • Go版本更容易集成新的优化技术（如基于PGO的优化）

5. 长期发展优势

基于Go的编译器实现了更快的优化迭代周期。例如，Go 1.20引入的PGO（配置文件引导优化）功能：

// PGO数据驱动的内联决策
func shouldInlineWithPGO(call *ir.Call, pgo *profile.Data) bool {
    hotness := pgo.EdgeWeight(call.Pos())
    return hotness > threshold // 基于运行时数据决策
}

结论

基于Go的编译器在保持生成代码性能的同时，提供了更好的可维护性、并发编译能力和优化扩展性。编译器性能主要取决于优化算法设计，而非实现语言本身。Go的自举编译器通过清晰的架构设计，确保了优化能力持续提升，不会出现Java早期因解释执行导致的性能问题。Go编译器的独特卖点（快速编译、静态链接、跨平台）反而因自举实现得到加强。

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