Память в Go: как работает escape analysis и куда уходят переменные

Go — язык, который часто называют простым и быстрым. Но под капотом он делает кучу магии, особенно когда речь идёт о работе с памятью. Понимание того, где и как хранятся данные, может помочь писать более эффективный код, избегать лишних аллокаций и лучше понимать поведение программы.

Стек и куча: основы

• Стек (stack) — память, которая работает по принципу LIFO (last in, first out). Переменные живут до выхода из функции. Работа со стеком быстрая и почти бесплатная.

• Куча (heap) — область памяти для объектов, чьё время жизни нельзя заранее определить. Управляется сборщиком мусора (GC). Аллокации дороже, а сборка может замедлять программу.

Главное отличие: на стеке память освобождается автоматически при выходе из функции, а в куче за этим следит GC.

Escape analysis: кто сбежал в кучу?

Когда компилятор Go встречает переменную, он решает, где её хранить — в стеке или куче. Этот процесс называется escape analysis.

Если переменная "сбегает" за пределы функции, она отправляется в кучу. Если нет — остаётся в стеке.

Пример 1. Локальная переменная (остаётся в стеке)

func sum(a, b int) int {
    c := a + b
    return c
}

Пример 2. Переменная уходит в кучу

func makePointer() *int {
    x := 42
    return &x
}

Здесь x возвращается по указателю. После выхода из функции стек очистится, и значение потерялось бы. Поэтому x "сбегает" в кучу, чтобы продолжить жить.

Проверяем escape analysis

go build -gcflags="-m" main.go

Пример вывода:

./main.go:5:6: moved to heap: x

Когда переменные убегают в кучу?

• Возвращаются из функции по указателю.

• Сохраняются в замыкании.

• Передаются в интерфейс (иногда).

• Размер структуры слишком большой, чтобы поместиться в стек.

Пример 3. Замыкание

func adder() func(int) int {
    sum := 0
    return func(x int) int {
        sum += x
        return sum
    }
}

Здесь sum хранится в куче, потому что нужно, чтобы она жила дольше функции adder.

Стек vs куча на практике

Как писать эффективный код

• Избегайте лишних указателей. Чем больше указателей, тем выше шанс уйти в кучу.

• По возможности используйте значения, а не ссылки.

• Следите за escape analysis. Иногда Go аллоцирует память в куче, хотя кажется, что это не нужно.

• Не бойтесь кучи слишком сильно. Оптимизация важна, но преждевременная оптимизация — зло.

Итог

Понимание того, где хранятся данные в Go, позволяет писать более производительный код. Escape analysis — это инструмент, который решает судьбу каждой переменной. А зная его правила, можно избежать неожиданных тормозов из-за лишних аллокаций в куче.

В Кодике есть полноценный курс по Go — от самых основ до продвинутых тем. Мы разбираем синтаксис, работу с памятью, конкурентность и пишем мини-проекты, которые помогут закрепить знания.

А ещё у нас есть активный telegram-канал, где мы обсуждаем крутые идеи, делимся опытом и вместе разбираем задачи — учиться становится не только полезно, но и весело.