解析struct的記憶體布局

在平時開發過程中，我們常用map[string]struct{}來實現乙個set，用struct{}的原因是struct{}不占用記憶體空間，為什麼空struct會不占用記憶體空間？對於自定義的struct的記憶體空間的占用是什麼樣的？

struct和j**a中的物件類似，在記憶體中都是一塊連續的空間，在j**a中，物件的引用其實就是乙個物件在堆記憶體的記憶體位址起點，當訪問第n個物件時，就是訪問（起點位址 + 第n個物件的位址偏移量）位置，在go中原理也類似，go struct的大小就是由struct中的屬性決定的，例如：

type a struct 
var a a
fmt.println(unsafe.sizeof(a)) // 3

可以看到輸出結果：3，表示乙個a物件在記憶體中占用3個位元組，此時的記憶體結構如下：

我們稍微修改一下欄位的型別，然後再看下結果

type b struct 
var b b
fmt.println(unsafe.sizeof(b)) // 12

這裡輸出結果會是8，按上面的理解int32占用4個位元組，再加上兩個1位元組的int8，應該輸出6才對，這個就引出go中的記憶體對齊機制了：

在計算機中，cpu在訪問記憶體時，每次訪問的並不是乙個位元組，而是乙個字（word），乙個字的字長由cpu的位數決定，例如32位的cpu乙個字長位32bit，也就是4個位元組，64位的cpu乙個字長64bit，也就是8個位元組，go為了減少在訪問物件時cpu與記憶體的互動次數，會在編譯時按照一定的規則進行記憶體對齊，防止訪問乙個物件的屬性需要經歷兩次匯流排週期。

假如上面的b物件如果是6位元組，則記憶體結構如下：

看上圖，此時的cpu字長位1位元組，那麼訪問y物件需要cpu需要和記憶體打兩次交道

所以go中進行記憶體對齊之後記憶體結構如下：

黃色部分為記憶體對齊部分，這樣在訪問屬性y時，cpu就只需要對記憶體進行一次讀取了。

內建unsafe包的sizeof函式用來獲取乙個變數的大小，另外還有內建unsafe包的alignof函式可以來獲取乙個變數的對齊係數，例如：

var a a
fmt.println(unsafe.alignof(a.x)) // 1
fmt.println(unsafe.alignof(a.y)) // 4
fmt.println(unsafe.alignof(a.z)) // 1
fmt.println(unsafe.alignof(a)) // 4

具體規則如下：

type c struct 
var c c
fmt.println(unsafe.sizeof(b)) // 8

此時的記憶體結構如下：

所以通過這個例子可以看出，合理的編排物件中屬性的位置，可以減少物件的記憶體大小

有了上面的基礎，可以推斷一下巢狀結構體和切片，陣列的unsafe.sizeof，unsafe.aligniof大小，來練習一下

type d struct 
var d d
fmt.println(unsafe.alignof(d)) // 8
fmt.println(unsafe.sizeof(d)) // 64
fmt.println("---------")
fmt.println(unsafe.alignof(d.x)) // 8
fmt.println(unsafe.sizeof(d.x)) // 8
fmt.println("---------")
fmt.println(unsafe.alignof(d.a)) // 1
fmt.println(unsafe.sizeof(d.a)) // 3
fmt.println("---------")
fmt.println(unsafe.alignof(d.b)) // 4
fmt.println(unsafe.sizeof(d.b)) // 12
fmt.println("---------")
fmt.println(unsafe.alignof(d.arr)) // 1
fmt.println(unsafe.sizeof(d.arr)) // 15
fmt.println("---------")
fmt.println(unsafe.alignof(d.sli)) // 8
fmt.println(unsafe.sizeof(d.sli)) // 24

其中a + b 做了記憶體對齊，填充了兩個位元組，arr也做了記憶體對齊，填充了乙個位元組

這裡為什麼切片是24個位元組呢，這個和切片的結構體有關，在runtime/slice.go中有對slice的定義：

這裡的len和cap在64位的cpu上都是占用8個位元組的，array是乙個指向底層陣列的指標，也是占用8個位元組，所以加起來一共就是24個位元組。

解析struct的記憶體布局

struct記憶體布局

struct的記憶體布局

STRUCT的記憶體

解析struct的記憶體布局

struct記憶體布局

struct的記憶體布局

STRUCT的記憶體

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