Golang内存对齐

郭老汉 · · 435 次点击 · · 开始浏览    
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如何得到一个对象所占内存大小?

fmt.Println(unsafe.Sizeof(int64(0))) // "8"

type SizeOfA struct {
    A int
}
unsafe.Sizeof(SizeOfA{0}) // 8

type SizeOfC struct {
    A byte  // 1字节
    C int32 // 4字节
}
unsafe.Sizeof(SizeOfC{0, 0})    // 8
unsafe.Alignof(SizeOfC{0, 0}) // 4
结构体中A byte占1字节,C int32占4字节. SizeOfC占8字节

内存对齐:

为何会有内存对齐?1.并不是所有硬件平台都能访问任意地址上的任意数据。2.性能原因 访问未对齐的内存,处理器需要做两次内存访问,而对齐的内存只需访问一次。
上面代码SizeOfC中元素一共5个字节,而实际结构体占8字节
是因为这个结构体的对齐倍数Alignof(SizeOfC) = 4.也就是说,结构体占的实际大小必须是4的倍数,也就是8字节。

type SizeOfD struct {
    A byte
    B [5]int32
}
unsafe.Sizeof(SizeOfD{})   // 24
unsafe.Alignof(SizeOfD{})  // 4

Alignof返回的对齐数是结构体中最大元素所占的内存数,不超过8,如果元素是数组那么取数组类型所占的内存值而不是整个数组的值

type SizeOfE struct {
    A byte  // 1
    B int64 // 8
    C byte  // 1
}
unsafe.Sizeof(SizeOfE{})    // 24
unsafe.Alignof(SizeOfE{}) // 8

SizeOfE中,元素的大小分别为1,8,1,但是实际结构体占24字节,远超元素实际大小,因为内存对齐原因,最开始分配的8字节中包含了1字节的A,剩余的7字节不足以放下B,又为B分配了8字节,剩余的C独占再分配的8字节。

type SizeOfE struct {
    A byte  // 1
    C byte  // 1
    B int64 // 8    
}
unsafe.Sizeof(SizeOfE{})    // 16
unsafe.Alignof(SizeOfE{}) // 8

换一种写法,把A,C放到上面,B放到下面。这时SizeOfE占用的内存变为了16字节。因为首先分配的8字节足以放下A和C,省去了8字节的空间。
上面一个结构体中元素的不同顺序足以导致内存分配的巨大差异。前一种写法产生了很多的内存空洞,导致结构体不够紧凑,造成内存浪费。

下面我们来看一下结构体中元素的内存布局:

unsafe.Offsetof:返回结构体中元素所在内存的偏移量

type SizeOfF struct {
    A byte
    C int16
    B int64
    D int32
}
unsafe.Offsetof(SizeOfF{}.A) // 0
unsafe.Offsetof(SizeOfF{}.C) // 2
unsafe.Offsetof(SizeOfF{}.B) // 8
unsafe.Offsetof(SizeOfF{}.D) // 16

下图为内存分布图:


SizeOfF 内存布局图

蓝色区域是元素实际所占内存,灰色为内存空洞。

下面总结一下go语言中各种类型所占内存大小(x64环境下):

X64下1机器字节=8字节


Golang内置类型占用内存大小

总结一下:

从例子中可以看出,结构体中元素不同顺序的排列会导致内存分配的极大差异,不好的顺序会产生许多的内存空洞,造成大量内存浪费。
虽然这几个函数都在unsafe包中,但是他们并不是不安全的。在需要优化内存空间时这几个函数非常有用。


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本文来自:简书

感谢作者:郭老汉

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