背景

在golang中，每一種數(shù)據(jù)類型都有其對應(yīng)的數(shù)據(jù)類型大小，也就是占用了多少內(nèi)存空間

我們可以通過unsafe.Sizeof函數(shù)，來確定一個(gè)變量占用的內(nèi)存字節(jié)數(shù)

demo：

package main
import (
   "fmt"
   "testing"
   "unsafe"
)
func TestTypeSize(t *testing.T) {
   var a int8 = 4
   s1 := "hello world"
   s2 := "hahaha"
   fmt.Println(unsafe.Sizeof(a))  // 1字節(jié)
   fmt.Println(unsafe.Sizeof(s1)) // 16字節(jié)
   fmt.Println(unsafe.Sizeof(s2)) // 16字節(jié)
}

注意：

• unsafe.Sizeof返回的是一個(gè)變量占用的內(nèi)存字節(jié)數(shù)，而不是變量所表示內(nèi)容占用的內(nèi)存字節(jié)數(shù)。所以在上述demo中，盡管s1和s2的字符串內(nèi)容不一樣，但s1和s2的變量類型都是string，所以s1和s2占用的內(nèi)存字節(jié)數(shù)相同

結(jié)構(gòu)體大小

我們還可以通過unsafe.Sizeof來獲取結(jié)構(gòu)體占用的內(nèi)存字節(jié)數(shù)

demo1：

package main
import (
   "fmt"
   "testing"
   "unsafe"
)
type demo1 struct {
   a int8
   b int16
}
func TestStructSize1(t *testing.T) {
   d1 := demo1{}
   fmt.Println(unsafe.Sizeof(d1.a)) // 1字節(jié)
   fmt.Println(unsafe.Sizeof(d1.b)) // 2字節(jié)
   fmt.Println(unsafe.Sizeof(d1))   // 4字節(jié)
}

問題1：

• 結(jié)構(gòu)體占用的內(nèi)存字節(jié)數(shù)不等于結(jié)構(gòu)體內(nèi)各個(gè)字段占用的內(nèi)存字節(jié)數(shù)之和。結(jié)構(gòu)體內(nèi)各個(gè)字段占用的內(nèi)存字節(jié)數(shù)之和為：3字節(jié) = 1字節(jié)(a占用字節(jié)數(shù)) + 2字節(jié)(b占用字節(jié)數(shù))，結(jié)構(gòu)體占用字節(jié)數(shù)為4字節(jié)

demo2：

package main
import (
   "fmt"
   "testing"
   "unsafe"
)
type demo2 struct {
   a int8
   b int16
   c int32
   d int64
}
type demo3 struct {
   a int8
   d int64
   b int16
   c int32
}
func TestStructSize2(t *testing.T) {
   d2 := demo2{}
   fmt.Println(unsafe.Sizeof(d2.a)) // 1字節(jié)
   fmt.Println(unsafe.Sizeof(d2.b)) // 2字節(jié)
   fmt.Println(unsafe.Sizeof(d2.c)) // 4字節(jié)
   fmt.Println(unsafe.Sizeof(d2.d)) // 8字節(jié)
   fmt.Println(unsafe.Sizeof(d2))   // 16字節(jié)
   d3 := demo3{}
   fmt.Println(unsafe.Sizeof(d3.a)) // 1字節(jié)
   fmt.Println(unsafe.Sizeof(d3.b)) // 2字節(jié)
   fmt.Println(unsafe.Sizeof(d3.c)) // 4字節(jié)
   fmt.Println(unsafe.Sizeof(d3.d)) // 8字節(jié)
   fmt.Println(unsafe.Sizeof(d3))   // 24字節(jié)
}

問題2：

• 當(dāng)兩個(gè)結(jié)構(gòu)體內(nèi)的字段類型一樣時(shí)，字段順序不同時(shí)，結(jié)構(gòu)體占用的字節(jié)數(shù)也可能不同

出現(xiàn)上面兩個(gè)問題的根本原因，就是本文要討論的內(nèi)容：內(nèi)存對齊

什么是內(nèi)存對齊

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中內(nèi)存空間都是按照byte劃分的，從理論上講似乎對任何類型的變量的訪問可以從任何地址開始，但實(shí)際情況是在訪問特定變量的時(shí)候經(jīng)常在特定的內(nèi)存地址訪問，這就需要各類型數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則在空間上排列，而不是順序的一個(gè)接一個(gè)的排放，這就是對齊

簡單來說，內(nèi)存對齊就是把各種數(shù)據(jù)類型按照一定的規(guī)則，在內(nèi)存空間進(jìn)行排列，而不是直接按照順序進(jìn)行排列

為什么需要內(nèi)存對齊

那么為什么需要進(jìn)行內(nèi)存對齊呢，主要原因有以下幾點(diǎn)：

• 性能原因：CPU為了加速對內(nèi)存的訪問速度，并不是一個(gè)字節(jié)一個(gè)字節(jié)的去訪問內(nèi)存，而是一次訪問多個(gè)字節(jié)，一般稱之為字長。32位CUP的字長一般是4字節(jié)，64位CPU的字長一般是8字節(jié)。如果沒有進(jìn)行內(nèi)存對齊，那么CPU在訪問一個(gè)變量時(shí)，可能需要進(jìn)行多次讀取，然后進(jìn)行拼接，才能得到最終的變量內(nèi)容。進(jìn)行內(nèi)存對齊后，可以減少CPU訪問內(nèi)存次數(shù)，提升性能

• 更好的保證訪問的原子性

• 平臺原因(移植原因)：不是所有的硬件平臺都能訪問任意地址上的任意數(shù)據(jù)的；某些硬件平臺只能在某些地址處取某些特定類型的數(shù)據(jù)，否則拋出硬件異常

如何進(jìn)行內(nèi)存對齊

常見數(shù)據(jù)類型的內(nèi)存對齊

編譯器按照每種數(shù)據(jù)類型的對齊邊界來進(jìn)行內(nèi)存對齊

首先需要確認(rèn)每種數(shù)據(jù)類型的對齊邊界，對齊邊界 = min(類型大小，平臺字長)

常見數(shù)據(jù)類型在常見平臺上的對齊邊界：

為什么對齊邊界需要取類型大小和平臺字長的最小值呢？

答案是為了節(jié)省內(nèi)存，避免內(nèi)存浪費(fèi)，提升讀取的性能

• 當(dāng)類型大小 < 平臺字長時(shí)，int8類型在64位平臺進(jìn)行內(nèi)存對齊兩種情況如圖：

• 當(dāng)類型大小 > 平臺字長時(shí)，int64類型在32位平臺進(jìn)行內(nèi)存對齊兩種情況如圖：

結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存對齊

結(jié)構(gòu)體的對齊邊界為：結(jié)構(gòu)體內(nèi)成員類型最大的對齊邊界

結(jié)構(gòu)體進(jìn)行內(nèi)存對齊的兩個(gè)要求：

• 起始地址是結(jié)構(gòu)體對齊邊界的倍數(shù)
• 結(jié)構(gòu)體整體占用字節(jié)數(shù)必須是結(jié)構(gòu)體對齊邊界的倍數(shù)。為了保證結(jié)構(gòu)體數(shù)組的內(nèi)存對齊

下面我們具體分析下結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存對齊

type demo4 struct {
   a int8
   b int64
   c int32
   d int16
}

首先確定結(jié)構(gòu)體demo4的對齊邊界為：成員類型最大的對齊邊界 = 8byte

結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對齊如圖：

結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對齊的特殊情況

如果結(jié)構(gòu)體的字段包含空結(jié)構(gòu)體類型時(shí)

• 空結(jié)構(gòu)體類型字段不是最后一個(gè)字段時(shí)，不會占用內(nèi)存
• 空結(jié)構(gòu)體類型字段是最后一個(gè)字段時(shí)，需要進(jìn)行內(nèi)存對齊，占用的內(nèi)存大小和前一個(gè)字段的大小一致

demo：

package main
import (
   "fmt"
   "testing"
   "unsafe"
)
type demo5 struct {
   s struct{}
   a int8
}
type demo6 struct {
   a int8
   s struct{}
}
func TestStructSize3(t *testing.T) {
   d5 := demo5{}
   fmt.Println(unsafe.Sizeof(d5.a)) // 1字節(jié)
   fmt.Println(unsafe.Sizeof(d5.s)) // 0字節(jié)
   fmt.Println(unsafe.Sizeof(d5))   // 1字節(jié)
   d6 := demo6{}
   fmt.Println(unsafe.Sizeof(d6.a)) // 1字節(jié)
   fmt.Println(unsafe.Sizeof(d6.s)) // 0字節(jié)
   fmt.Println(unsafe.Sizeof(d6))   // 2字節(jié)
}

空結(jié)構(gòu)體類型字段是最后一個(gè)字段時(shí)，需要占用內(nèi)存，主要還是為了解決內(nèi)存泄漏問題

內(nèi)存泄漏問題分析：

以上就是golang內(nèi)存對齊詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于golang內(nèi)存對齊的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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