go benchmark and gc: B/op alloc/op

Question

基准代码：

func BenchmarkSth(b *testing.B) {
    var x []int
    b.ResetTimer()
    for i := 0; i < b.N; i++ {
        x = append(x, i)
    }
}

结果：

BenchmarkSth-4    50000000    20.7 ns/op    40 B/op    0 allocs/op 

问题：

• 40 B/op 从哪里来？（非常感谢任何跟踪+说明的方式）
• 怎么可能有 40 个 B/op 而有 0 个分配？
• 哪一个会影响 GC 以及如何影响？（B/op 或 allocs/op）
• 真的有可能使用 append 获得 0 B/op 吗？

Answer 1

Go 编程语言规范

追加和复制切片

可变参数函数 append 将零个或多个值 x 附加到 S 类型的 s ，该 S 必须是切片类型，并返回结果切片，也是 S 类型。

append(s S, x ...T) S  // T is the element type of S

如果 s 的容量不足以容纳附加值，则 append 分配一个新的、足够大的底层数组，该数组既适合现有切片元素又适合其他值。否则， append 会重新使用底层数组。

对于您的示例，平均而言，每个操作会分配 [40, 41) 个字节以在必要时增加切片的容量。容量使用摊销固定时间算法增加：最多 len 1024 增加到 2 倍上限，然后增加到 1.25 倍上限。平均而言，每个操作有 [0, 1) 次分配。

例如，

func BenchmarkMem(b *testing.B) {
    b.ReportAllocs()
    var x []int64
    var a, ac int64
    b.ResetTimer()
    for i := 0; i < b.N; i++ {
        c := cap(x)
        x = append(x, int64(i))
        if cap(x) != c {
            a++
            ac += int64(cap(x))
        }
    }
    b.StopTimer()
    sizeInt64 := int64(8)
    B := ac * sizeInt64 // bytes
    b.Log("op", b.N, "B", B, "alloc", a, "lx", len(x), "cx", cap(x))
}

输出：

BenchmarkMem-4      50000000            26.6 ns/op        40 B/op          0 allocs/op
--- BENCH: BenchmarkMem-4
    bench_test.go:32: op 1 B 8 alloc 1 lx 1 cx 1
    bench_test.go:32: op 100 B 2040 alloc 8 lx 100 cx 128
    bench_test.go:32: op 10000 B 386296 alloc 20 lx 10000 cx 12288
    bench_test.go:32: op 1000000 B 45188344 alloc 40 lx 1000000 cx 1136640
    bench_test.go:32: op 50000000 B 2021098744 alloc 57 lx 50000000 cx 50539520

对于op = 50000000，

B/op = floor(2021098744 / 50000000) = floor(40.421974888) = 40

allocs/op = floor(57 / 50000000) = floor(0.00000114) = 0

读：

Go Slices：用法和内部结构

数组、切片（和字符串）：“追加”的机制

“附加”复杂性

要使追加的 B/op（和零分配/操作）为零，请在追加之前分配一个具有足够容量的切片。

例如，对于var x = make([]int64, 0, b.N)，

func BenchmarkZero(b *testing.B) {
    b.ReportAllocs()
    var x = make([]int64, 0, b.N)
    var a, ac int64
    b.ResetTimer()
    for i := 0; i < b.N; i++ {
        c := cap(x)
        x = append(x, int64(i))
        if cap(x) != c {
            a++
            ac += int64(cap(x))
        }
    }
    b.StopTimer()
    sizeInt64 := int64(8)
    B := ac * sizeInt64 // bytes
    b.Log("op", b.N, "B", B, "alloc", a, "lx", len(x), "cx", cap(x))
}

输出：

BenchmarkZero-4     100000000           11.7 ns/op         0 B/op          0 allocs/op
--- BENCH: BenchmarkZero-4
    bench_test.go:51: op 1 B 0 alloc 0 lx 1 cx 1
    bench_test.go:51: op 100 B 0 alloc 0 lx 100 cx 100
    bench_test.go:51: op 10000 B 0 alloc 0 lx 10000 cx 10000
    bench_test.go:51: op 1000000 B 0 alloc 0 lx 1000000 cx 1000000
    bench_test.go:51: op 100000000 B 0 alloc 0 lx 100000000 cx 100000000

请注意基准 CPU 时间从大约 26.6 ns/op 减少到大约 11.7 ns/op。