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为什么[0] byte在结构中的位置很重要?

仇阳州
2023-03-14
问题内容

[0]byte在golang中不应占用任何内存空间。但是这两个结构具有不同的大小。

type bar2 struct {
    A int
    _ [0]byte
}

type bar3 struct {
    _ [0]byte
    A int   
}

那么,为什么[0]byte事情在这里重要呢?

顺便说一下,我使用unsafe.Sizeof()method检查结构大小。请参阅完整示例


问题答案:

这是由于 棘手的 填充。

首先,请允许我稍微重命名结构和字段,以便于讨论它们:

type bar1 struct {
    A [0]byte
    I int
}

type bar2 struct {
    I int
    A [0]byte
}

当然,这不会更改大小和偏移量,可以在Go Playground上进行验证:

bar1 size:     4
bar1.A offset: 0
bar1.I offset: 0

bar2 size:     8
bar2.I offset: 0
bar2.A offset: 4

类型值的大小[0]byte为零,因此完全bar1不为第一个字段(bar1.A)保留任何空间,并bar1.I以0偏移量布置该字段是完全有效的

问题是:为什么在第二种情况(带有bar2)下编译器不能做同样的事情?

一个字段的地址必须位于为前一个字段保留的存储区之后。在第一种情况下,第一个字段的bar1.A大小为0,因此第二个字段的偏移量可能为0,因此不会与第一个字段“重叠”。

在的情况下bar2,第二个字段的地址(和偏移量)不能与第一个字段重叠,因此int,对于32位架构,第二个字段的偏移量不能小于4个字节(而在第一个字段中为8个字节)
64位拱形)。

看来还是可以的。但是由于bar2.A大小为零,为什么结构的大小bar2不能仅是:4个字节(在64位arch中为8个字节)?

这是因为 采用大小为0的字段(和变量)的地址 是完全 有效的 。好吧那又怎样

在这种情况下bar2,编译器必须插入4(或8)字节的填充,否则获取bar2.A字段的地址将指向为type值保留 的存储区域之外bar2

例如, 不填充 的值bar2可能具有0x100大小为4 的地址,因此为struct值保留的内存具有地址范围0x100 .. 0x103。地址bar2.A0x104,那是外面的结构体的内存中。对于此结构的数组(例如x [5]bar2),如果数组从处开始0x100,则地址of x[0]将为0x100,地址of
x[0].A将为0x104,随后元素的地址x[1]也将为,0x104但这就是另一个结构值的地址!不酷

为避免这种情况,编译器将插入一个填充(根据拱形为4或8个字节),因此采用地址bar2.A不会导致地址超出结构内存的范围,否则可能引发问题并引起问题关于垃圾回收(例如,如果仅bar2.A保留的地址,但不保留struct或指向它的其他指针或其其他字段,则不应对整个struct进行垃圾回收,但是由于没有指针指向其内存区域,因此它似乎是有效的这样做)。插入的填充为4(或8)个字节,因为Spec:Size和alignment保证:

对于x结构类型的变量:unsafe.Alignof(x)是的unsafe.Alignof(x.f)每个字段f的所有值中的最大值x,但至少是1

如果是这样,则添加一个附加int字段将使两个结构的大小相等:

type bar1 struct {
    I int
    A [0]byte
    X int
}

type bar2 struct {
    A [0]byte
    I int
    X int
}

确实,它们在32位架构上都有8个字节(在64位架构上有16个字节)(在Go
Playground上尝试一下):

bar1 size:     8
bar1.I offset: 0
bar1.A offset: 4
bar1.X offset: 4

bar2 size:     8
bar2.A offset: 0
bar2.I offset: 0
bar2.X offset: 4


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