前言

結構體的定義，大家都很熟悉，但想要定義出更節(jié)省內(nèi)存空間的結構體，可不是一件簡單的事。

我們必須掌握了Go的結構體內(nèi)存對齊機制，才能做出相應的優(yōu)化（節(jié)省內(nèi)存并提高性能）。

先來看個例子

下面定義兩個結構體，字段都一樣，只是部分字段稍微調(diào)整了一下順序。

但輸出的結果，為什么bad占用24字節(jié)，而good卻只占用16字節(jié)呢？一個順序調(diào)整就節(jié)省了8個字節(jié)，太神奇了

type BadSt struct {
  A int32
  B int64
  C bool
}

type GoodSt struct {
  A int32
  C bool
  B int64
}

func main() {
  bad := BadSt{A: 10, B: 20, C: false}
  fmt.Println(unsafe.Sizeof(bad))
  good := GoodSt{A: 10, B: 20, C: false}
  fmt.Println(unsafe.Sizeof(good))
}
//輸出結果：
//24
//16

想要解開這個問題，我們得先來學習一下內(nèi)存對齊機制，然后再來進一步分析

內(nèi)存對齊機制

• 基本概念

為了能讓CPU可以更快的存儲與讀取到各個字段，Go編譯器會幫我們把結構體做數(shù)據(jù)的對齊。所謂的數(shù)據(jù)對齊，是指內(nèi)存地址是所存儲數(shù)據(jù)大小的整數(shù)倍（按字節(jié)為單位），以便CPU可以一次將該數(shù)據(jù)從內(nèi)存中讀取出來，減少了讀取次數(shù)。編譯器通過在結構體的各個字段之間填充一些空白已達到對齊的目的。

• CPU訪問內(nèi)存

CPU 訪問內(nèi)存時，并不是逐個字節(jié)訪問，而是以機器字（word）為單位進行訪問。比如 64位CPU的字長（word size）為8bytes，那么CPU訪問內(nèi)存的單位也是8字節(jié)，每次加載的內(nèi)存數(shù)據(jù)也是固定的若干字長，如8words（64bytes）、16words(128bytes）等

• 對齊系數(shù)

不同硬件平臺占用的大小和對齊值都可能是不一樣的，每個特定平臺上的編譯器都有自己的默認"對齊系數(shù)"，32位系統(tǒng)對齊系數(shù)是4，64位系統(tǒng)對齊系數(shù)是8

不同類型的對齊系數(shù)也可能不一樣，使用Go語言中的unsafe.Alignof函數(shù)可以返回相應類型的對齊系數(shù)，對齊系數(shù)都符合2^n這個規(guī)律，最大也不會超過8

func main() {
  fmt.Printf("bool:   %d\n", unsafe.Alignof(bool(true)))
  fmt.Printf("string: %d\n", unsafe.Alignof(string("a")))
  fmt.Printf("int:    %d\n", unsafe.Alignof(int(0)))
  fmt.Printf("int32:  %d\n", unsafe.Alignof(int32(0)))
  fmt.Printf("int64:  %d\n", unsafe.Alignof(int64(0)))
  fmt.Printf("float64:  %d\n", unsafe.Alignof(float64(0)))
  fmt.Printf("float32:%d\n", unsafe.Alignof(float32(0)))
}
//輸出結果：
//bool:   1
//string: 8
//int:    8
//int32:  4
//int64:  8
//float64:8
//float32:4

• 對齊原則

• 結構體變量中成員的偏移量必須是成員大小的整數(shù)倍
• 整個結構體的內(nèi)存大小必須是最大字節(jié)的整數(shù)倍（結構體的內(nèi)存占用是1/4/8/16byte…)

案例進一步分析

• BadSt結構體，占用24個字節(jié)

type BadSt struct {
  A int32
  B int64
  C bool
}

分析過程：

• 字段A 4字節(jié)：先計算偏移量，最開頭下標為0，0%4=0，正好整除，先占用4個字節(jié)；
• 字段B 8字節(jié)：下標4-7，對8都不能整除，則填充空白，下標8可以整除，所以下標8-15 8個字節(jié)為字段B的存儲使用；
• 字段C 1字節(jié)：下標16，對1可以整除，所以下標16則用作字段C的存儲；
• 最后，該結構體字段最大字節(jié)為8且目前已占用17字節(jié)，要保證是整數(shù)倍，所以最后面需要填充7個字節(jié)，占滿24字節(jié)，才能滿足條件（對齊原則2）。

• GoodSt結構體，占用16個字節(jié)

type GoodSt struct {
  A int32
  C bool
  B int64
}

分析過程：

• 字段A 4字節(jié)：先計算偏移量，最開頭下標為0，0%4=0，正好整除，先占用4個字節(jié)；
• 字段C 1字節(jié)：下標4，對1可以整除，所以下標4則用作字段C的存儲；
• 字段B 8字節(jié)：下標5-7，對8都不能整除，則填充空白，下標8可以整除，所以下標8-15 8個字節(jié)為字段B的存儲使用；
• 最后，該結構體字段最大字節(jié)為8且目前已占用16字節(jié)，正好是整數(shù)倍，所以后面不再需要填充空白了。

總結

掌握了內(nèi)存對齊機制后，結構體struct的優(yōu)化，是不是也會覺得原來如此簡單高效呀，調(diào)整下字段順序，效果立竿見影（簡單理解，就是將對齊系數(shù)小的字段，盡可能的放在一起）。

內(nèi)存對齊其實就是典型的空間換時間的方式，來達到優(yōu)化的目的。牢記對齊原則，對實際場景進行分析，一切都會很變得清晰明了。

以上就是詳解簡單高效的Go struct優(yōu)化的詳細內(nèi)容，更多關于Go struct優(yōu)化的資料請關注腳本之家其它相關文章！

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