Game Boy Emulator作成で学んだ Golangのメモリライフタイム

DMM.go#8で登壇した際の発表資料です

connpass
- https://dmm.connpass.com/event/322113/

Transcript

1. © DMM Game Boy Emulator作成で学んだ
 Golangのメモリライフタイム
 
 ~Boot ROMの起動~
 DMM.go #8

2. © DMM 自己紹介
 清水 諄孔
 GitHub: atsumarukun
 入社: 2024年 新卒入社
 所属: 開発統括本部
 　テックリード室
 趣味: PCに触れること
 　OS開発経験
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3. © DMM 目的
 Golangにおけるメモリのライフタイムを知る
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4. © DMM 前提知識
 4 メモリは1byte(8bit)単位で区切られており、
 アドレスはメモリ内部での場所(何番目の領域か)を指します。
 アドレスは16進数で表記する
 1byte 1byte 1byte 1byte 0x00 0x01 0x02 0x03
5. © DMM 前提知識
 5 ポインタは定数や変数が保存されている
 アドレスを保持する変数のことです。
 variable1 variable2 0x00 0x01 0x02 2byte以上ある変数のポインタは先頭アドレスになる 
 variable2 0x03
6. © DMM 内容
 やったこと
 ❶
 ❷
 通常のメモリ管理
 ❸
 Golangのメモリ管理
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7. © DMM 内容
 やったこと
 ❶
 ❷
 通常のメモリ管理
 ❸
 Golangのメモリ管理
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8. © DMM BootROMを起動
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9. © DMM 開発の流れ
 1. 各種メモリを実装
 2. CPUを実装
 3. PPUを実装
 4. LCDを実装
 5. サイクルベースでエミュレータを実装
 6. カートリッジを実装
 7. Joypadを実装
 8. APUを実装
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10. © DMM 開発の流れ
 1. 各種メモリを実装
 2. CPUを実装
 3. PPUを実装
 4. LCDを実装
 5. サイクルベースでエミュレータを実装
 6. カートリッジを実装
 7. Joypadを実装
 8. APUを実装
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11. © DMM デバイスの管理
 CPUにおけるデバイスの管理方法を知っていますか？
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12. © DMM デバイスの管理
 I/OデバイスはMMIOというアドレス空間で管理されます。
 これにより、CPUはメモリと同じようにI/Oデバイスを操作できます。
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13. © DMM デバイスの管理
 CPUがメモリやI/Oをアドレス空間で認識するのであれば
 これらの変数をStatic領域に保存する必要があるのでは...？
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14. © DMM 内容
 やったこと
 ❶
 ❷
 通常のメモリ管理
 ❸
 Golangのメモリ管理
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15. © DMM メモリ領域の種類
 メモリ領域には以下の４種類があります。
 このうち、ヒープ領域とスタック領域は動的に確保されます。
 テキスト領域
 スタティック領域
 ヒープ領域
 スタック領域
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16. © DMM テキスト領域
 テキスト領域には、コンパイルされたプログラムが格納されます。
 CPUが格納された機械語の命令を読むことでプログラムが実行されます。
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17. © DMM スタティック領域
 スタティック領域には静的変数が格納されます。
 グローバル変数やstatic装飾子を用いて定義した変数が格納されています。 17
18. © DMM ヒープ領域
 ヒープ領域は動的に管理されます。
 プログラマが明示的に確保、解放を行う必要があります。
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19. © DMM スタック領域
 スタック領域は、スタック上にメモリを確保していきます。
 関数内で定義された変数は関数終了時に自動削除されます。
 argument1 argument2 variable func stack(argument1 uint8, argument2 uint8) {
 var variable uint8
 // 何かしらの処理
 }
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20. © DMM スタック領域
 まず、関数の引数をスタック領域に格納します。
 argument1 argument2 variable func stack(argument1 uint8, argument2 uint8) {
 var variable uint8
 // 何かしらの処理
 }
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21. © DMM スタック領域
 その後、関数内で定義されている変数を
 順番に格納していきます。
 argument1 argument2 variable func stack(argument1 uint8, argument2 uint8) {
 var variable uint8
 // 何かしらの処理
 }
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22. © DMM スタック領域
 関数の実行が終わると、スタック領域から削除されます。
 argument1 argument2 variable func stack(argument1 uint8, argument2 uint8) {
 var variable uint8
 // 何かしらの処理
 }
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23. © DMM 内容
 やったこと
 ❶
 ❷
 通常のメモリ管理
 ❸
 Golangのメモリ管理
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24. © DMM Golangにおけるメモリ管理
 Golangでは、変数を関数に渡すと自動的にヒープ領域に移動します。
 そのため、関数終了時に値が削除されることはありません。
 go build -gcflags -m main.goでわかる通り、コンパイル時に移動される
 var variable uint8 = 1 // <- この時点ではスタック領域
 fmt.Println(variable) // <- ここでヒープ領域に移動
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25. © DMM メモリ領域
 メモリ領域は右の図のようになっています。
 ヒープ領域 ↓ ↑ スタック領域 スタティック領域 テキスト領域 var variable uint8 = 1
 fmt.Println(variable) 
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26. © DMM メモリ領域
 静的変数を定義した段階では、
 スタック領域に確保されます。
 ヒープ領域 ↓ ↑ スタック領域 スタティック領域 テキスト領域 var variable uint8 = 1
 fmt.Println(variable) 
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27. © DMM メモリ領域
 関数に渡されると、コンパイル時に
 ヒープ領域へ移動されます。
 ヒープ領域 ↓ ↑ スタック領域 スタティック領域 テキスト領域 var variable uint8 = 1
 fmt.Println(variable) 
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28. © DMM サンプルプログラム
 uint8_t* address; 
 void function(void) { 
 uint8_t variable = 1; 
 printf("%p\n", &variable); // -> 0xffffe469565f 
 address = &variable; 
 }
 int main(void) { 
 function();
 printf("%p\n", address); // -> 0xffffe469565f 
 printf("%d\n", *address); // -> 102
 return 0;
 }
 関数内のアドレスと、グローバル変数のポ インタの値は等しくなります。
 アドレスの値を見ると、1になっていないこ とがわかります。
 C言語
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29. © DMM サンプルプログラム
 var address *uint8
 
 func main() {
 (func() {
 var variable uint8 = 1
 fmt.Printf("%p\n", &variable) // -> 0xffffe469565f
 address = &variable
 })()
 fmt.Printf("%p\n", address) // -> 0xffffe469565f
 fmt.Println(*address) // -> 1
 }
 C言語同様、アドレスの値は関数内とグ ローバル変数で等しくなります。
 しかし、アドレスの値を見ると1のままであ ることがわかります。
 
 Go言語
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30. © DMM 依存関係の逆転
 type AccountRepository Interface {} type Account struct { db *sql.DB } func NewAccount(db *sql.DB) AccountRepository { return &Account{ db: db, } } 関数の戻り値で直接構造体のアドレスを返 すことができます。
 これにより、関数の戻り値に
 Interfaceを指定が可能になります。
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31. © DMM まとめ
 Go言語ではライフタイムの管理を自動的に行ってくれるため、
 プログラマがメモリ管理を意識しなくても開発できるようになっている
 ことがわかりました。
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32. © DMM ご清聴ありがとうございました
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