前言

結(jié)構(gòu)體在Go語言中是一個(gè)很重要的部分，在項(xiàng)目中會(huì)經(jīng)常用到，大家在寫Go時(shí)有沒有注意過，一個(gè)struct所占的空間不一定等于各個(gè)字段加起來的空間之和，甚至有時(shí)候把字段的順序調(diào)整一下，struct的所占空間不一樣，接下來通過這篇文章來看一下結(jié)構(gòu)體在內(nèi)存中是怎么分布的？通過對內(nèi)存布局的了解，可以幫助我們寫出更優(yōu)質(zhì)的代碼。感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對大家能有所幫助。

結(jié)構(gòu)體內(nèi)存布局

結(jié)構(gòu)體大小

結(jié)構(gòu)體實(shí)際上就是由各種類型的數(shù)據(jù)組合而成的一種符合數(shù)據(jù)類型，一個(gè)結(jié)構(gòu)體變量的大小是由結(jié)構(gòu)體中的字段決定。結(jié)構(gòu)體和它所包含的數(shù)據(jù)在內(nèi)存中是以連續(xù)塊的形式存在的。我們可以借助unsafe.Sizeof方法，來獲取：

package main

import (
	"fmt"
	"unsafe"
)

type Test struct {
	T1 int8 // 1
	T2 int8 // 1
	T3 int8 // 1
}
func main() {
    var t Test
	fmt.Println(unsafe.Sizeof(t)) //3 bytes

}

內(nèi)存對齊

不同類型的變量占用內(nèi)存大小是不一樣的，但是cpu每次讀取的內(nèi)存長度是固定的(比如cpu是64位的，一次可以從內(nèi)存中讀取64位的數(shù)據(jù)，即8個(gè)字節(jié))，為了cpu能高效的讀寫數(shù)據(jù)，編譯器會(huì)把各種類型的數(shù)據(jù)放在合適的地址，而不是順序的一個(gè)接一個(gè)的排放，并占用合適的長度，這就是內(nèi)存對齊。每種類型的對齊值就是它的對齊邊界。

示例：

package main

import (
	"fmt"
	"unsafe"
)
type Test struct {
	a int8 // 1
	b int64 // 8
	c int32 // 4
}
type Test2 struct {
	a int8 // 1
	b int32 // 4
	c int64 // 8
}
func main() {
    var t Test
	fmt.Println(unsafe.Sizeof(t)) // 24
	var t2 Test2
	fmt.Println(unsafe.Sizeof(t2))// 16
}

通過上面示例，我們可以看到兩個(gè)結(jié)構(gòu)體中3個(gè)字段類型相同，當(dāng)排列順序發(fā)生變化時(shí)，總的內(nèi)存大小也會(huì)發(fā)生變化。下面我們來一起分析一下：

如果沒有內(nèi)存對齊，那結(jié)構(gòu)體各個(gè)字段在內(nèi)存中是緊密排列的，如t1內(nèi)存布局示意圖如下：

因?yàn)閎這個(gè)字段需要8個(gè)字節(jié)，所以會(huì)有一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)排列到第2個(gè)字中。如果程序想要讀取b字段的數(shù)據(jù)，那么CPU需要兩次讀取才能獲取到完整的數(shù)據(jù)，這樣就會(huì)影響了程序的性能。

所以，為了能讓CPU減少一次獲取的時(shí)間，Go編譯器會(huì)幫你把struct結(jié)構(gòu)體做數(shù)據(jù)的對齊，以便CPU可以一次將該數(shù)據(jù)從內(nèi)存中讀取出來。重新排列后內(nèi)存布局結(jié)構(gòu)示意圖如下：

其中有13個(gè)字節(jié)是真正存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，而灰色的11個(gè)字節(jié)則是為了對齊而填充上的，不存儲(chǔ)任何數(shù)據(jù)，所以才會(huì)比沒有對齊排列時(shí)多出11個(gè)字節(jié)。

雖然通過對齊填充的方式提高了CPU讀寫數(shù)據(jù)的效率，但是這些填充內(nèi)存確實(shí)有點(diǎn)浪費(fèi)空間，那有沒有辦法既可以既可以做到內(nèi)存對齊保證CPU讀寫效率又能減少浪費(fèi)內(nèi)存空間呢？

那就是調(diào)整struct字段的順序，我們在來看一下t2結(jié)構(gòu)體的字段內(nèi)存布局結(jié)構(gòu)示意圖如下：

這樣重新排列后，只占了16個(gè)字節(jié)，比上面那種方式少了8個(gè)字節(jié)。由此可知，對結(jié)構(gòu)體字段的重新排列會(huì)讓結(jié)構(gòu)體更節(jié)省內(nèi)。

總結(jié)

本篇文章我們一起學(xué)習(xí)了Go 語言中的內(nèi)存對齊，主要內(nèi)容如下：

• 結(jié)構(gòu)體是占用一塊連續(xù)的內(nèi)存，一個(gè)結(jié)構(gòu)體變量的大小是由結(jié)構(gòu)體中的字段決定。
• unsafe.Sizeof(x) 返回了變量x的內(nèi)存占用大小。
• 兩個(gè)結(jié)構(gòu)體，即使包含變量類型的數(shù)量相同，但是位置不同，占用的內(nèi)存大小也不同，由此引出了內(nèi)存對齊。
• 對結(jié)構(gòu)體字段的重新排列會(huì)讓結(jié)構(gòu)體更節(jié)省內(nèi)。

到此這篇關(guān)于一文帶你搞懂Golang結(jié)構(gòu)體內(nèi)存布局的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Golang結(jié)構(gòu)體內(nèi)存布局內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

最新評論