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golang 空结构体(译)

孟晨朗
2023-12-01
  • 介绍

本文详细介绍——空结构体 struct{}:

type Q struct{}
var q struct{}

但是如果一个结构体没有任何字段,不包含任何数据,那么它有什么用处呢?我们如何利用空结构体?

 

  • 宽度

在深入研究空结构体之前,我想先简短介绍一下关于宽度的知识。

宽度这个术语来自于gc编译器,但是他的词源可以追溯到几十年以前。

宽度描述了一个数据类型实例需要占用的字节数,由于进程的内存空间是一维的,我更倾向于将宽度理解为size。

宽度是数据类型的一个属性。Go程序中几乎每个值归属一种数据类型,一个值的宽度是由它的数据类型决定的,通常是8bit的整数倍。(写几乎因为 nil这个东西)

我们可以通过unsafe.Sizeof()函数获取任何值的宽度:

var s string
var c complex128
fmt.Println(unsafe.Sizeof(s))	 // prints 8
fmt.Println(unsafe.Sizeof(c))	 // prints 16

数组的宽度是他元素宽度的整数倍。

var a [3]uint32
fmt.Println(unsafe.Sizeof(a)) // prints 12

结构体提供了定义组合类型的灵活方式,组合类型的宽度是字段宽度的和,然后再加上填充宽度。

type S struct {
        a uint16
        b uint32
}
var s S
fmt.Println(unsafe.Sizeof(s)) // prints 8, not 6

上面例子演示了填充的一个特性。就是值的内存对齐,必须是它宽度的整数倍,上面例子中2个字节被填充在a和b之间。

更新 Russ Cox写了个解释,宽度和对齐没什么关系,读这个

 

插一句  Go unsafe 包之内存布局  了解一下。

 

  • 空结构体

现在我们清楚的认识到空结构体的宽度是0,他占用了0字节的内存空间。

var s struct{}
fmt.Println(unsafe.Sizeof(s)) // prints 0

由于空结构体占用0字节,那么空结构体也不需要填充字节。所以空结构体组成的组合数据类型也不会占用内存空间。

type S struct {
        A struct{}
        B struct{}
}
var s S
fmt.Println(unsafe.Sizeof(s)) // prints 0

 

  • 空结构体可以用来干什么

由于Go的正交性,空结构体可以像其他结构体一样正常使用。正常结构体拥有的属性,空结构体一样具有。

你可以定义一个空结构体组成的数组,当然这个数组不占用内存空间。

var x [1000000000]struct{}
fmt.Println(unsafe.Sizeof(x)) // prints 0

空结构体组成的切片的宽度只是它的头部数据的长度,就像上例展示的那样,切片元素不占用内存空间。

var x = make([]struct{}, 1000000000)
fmt.Println(unsafe.Sizeof(x)) // prints 12 in the playground

当然切片的衍生切片的长度和容量等属性依旧可以工作。

var x = make([]struct{}, 100)
var y = x[:50]
fmt.Println(len(y), cap(y)) // prints 50 100

你甚至可以寻址一个空结构体,空结构体是可寻址的,就像其他类型的实例一样。

var a struct{}
var b = &a

有意思的是两个空结构体的地址可以相等。

var a, b struct{}
fmt.Println(&a == &b) // true

对于[]struct{},也具有这样的属性。

a := make([]struct{}, 10)
b := make([]struct{}, 20)
fmt.Println(&a == &b)       // false, a and b are different slices
fmt.Println(&a[0] == &b[0]) // true, their backing arrays are the same

为什么会这样?因为空结构体不包含字段,所以不存储数据。如果空结构体不包含数据,那么就没有办法说两个空结构体的值不相等,所以空结构体的值就这样相等了。

a := struct{}{} // not the zero value, a real new struct{} instance
b := struct{}{}
fmt.Println(a == b) // true

注意:文档没有说明这个特性,但是有如下表述 Two distinct zero-size variables may have the same address in memory.

 

  • 空结构体作为作为方法宿主

现在让我们展示一下空结构体如何像其他结构体一样工作的,空结构体可以作为方法的接收者:

type S struct{}

func (s *S) addr() { fmt.Printf("%p\n", s) }

func main() {
        var a, b S
        a.addr() // 0x1beeb0
        b.addr() // 0x1beeb0
}

这个例子中空结构体的地址是0x1beeb0,实际也是所有size为0的值的内存地址,但是这个值可能随着Go版本的不同而发生变化。

 

  • 另外

空结构体一个重要的用途是,用 chan struct{}的形式在不同go程之间发送信号。在Curious Channels这篇文章中讨论。

 

更新:有人提及 https://github.com/bradfitz/iter/blob/master/iter.go ,自己看一下好了。

 

原文连接  The empty struct

 

转载于:https://www.cnblogs.com/adarking/p/10560466.html

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