Go 结构体内存布局和嵌套

结构体类型的内存占用

在结构体中，字段 byteValue 占用 1 字节。

字段 intValue 占用 4 字节，但由于内存对齐规则，intValue 之前会有 3 字节的填充（因为 int32 类型通常要求在 4 字节对齐的地址上开始）。

字段 boolValue 占用 1 字节。

因此，总的内存布局是：1 字节（byteValue）+ 3 字节填充 + 4 字节（intValue）+ 1 字节（boolValue）+ 3 字节填充（为了使整个结构体的大小为其最大字段大小的整数倍），共计 12 字节。这就是 unsafe.Sizeof(sumingcheng) 返回 12 的原因。

package main

import (
    "fmt"
    "unsafe"
)

func main() {
    type TestStruct struct {
        byteValue int8   // 1
        intValue  int32  // 4
        boolValue bool   // 1
    }

    sumingcheng := TestStruct{byteValue: 1, intValue: 2, boolValue: true}

    fmt.Println(unsafe.Sizeof(sumingcheng)) // 12
}

为什么会这样？

1. 提高内存访问速度。大多数硬件平台访问对齐的内存地址比未对齐的地址更高效，对齐可以减少 CPU 访问内存的次数。

2. 避免跨越多个内存页的访问。如果一个多字节的数据结构（如 int32）跨越了两个内存页，那么对它的访问可能需要额外的内存页读取操作，降低性能。

3. 硬件要求。某些硬件平台对数据的内存对齐有严格要求，不遵循这些要求可能导致运行时错误。

如何进行变量对齐

通过调整结构体中字段的顺序，可以减少内存占用。例如，将小的字段放在一起：

package main

import (
    "fmt"
    "unsafe"
)

func main() {
    type TestStruct struct {
        byteValue int8  // 1
        boolValue bool  // 1
        intValue  int32 // 4
    }

    sumingcheng := TestStruct{byteValue: 1, boolValue: true, intValue: 2}

    fmt.Println(unsafe.Sizeof(sumingcheng)) // 8
}

这样，结构体的内存布局为：1 字节（byteValue）+ 1 字节（boolValue）+ 2 字节填充 + 4 字节（intValue），总共 8 字节。这样就只需要两次 4 字节的内存分配，减少了内存占用。

结构体嵌套

定义

type Address struct {
    Province string
    City     string
    District string
    Detail   string
}

type LogisticsInfo struct {
    OrderID     string
    ProductName string
    Address     Address
}

使用具名结构体

myAddress := Address{
    Province: "广东省",
    City:     "深圳市",
    District: "南山区",
    Detail:   "科技园",
}

logisticsInfo := LogisticsInfo{
    OrderID:     "123456789",
    ProductName: "iPhone 12",
    Address:     myAddress,
}

fmt.Printf("%+v\n", logisticsInfo)

使用匿名结构体

logisticsInfo := struct {
    OrderID     string
    ProductName string
}{
    OrderID:     "123456789",
    ProductName: "iPhone 12",
}

fmt.Println(logisticsInfo)

结构体初始化的简写方式

logisticsInfo := LogisticsInfo{
    "123456789",
    "iPhone 12",
    Address{
        Province: "广东省",
        City:     "深圳市",
        District: "南山区",
        Detail:   "科技园",
    },
}

fmt.Println(logisticsInfo)

注意事项

• 合理安排结构体字段的顺序，可以优化内存占用。

• 在嵌套结构体时，根据需求选择使用具名结构体或匿名结构体。

• 初始化结构体时，可以使用字段名，也可以省略字段名，但需要注意字段顺序。

• 使用 unsafe.Sizeof 函数可以检测结构体的实际内存大小，有助于优化内存布局。