Go语言中的unsafe go语言中的引用类型

Go语言中的字节序

Go中的binary包实现了简单的数字与字节序列的转换以及变长值的编解码

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package main

import ( "fmt" "bytes" "encoding/binary" ) func main(){ n := 0x12345678 bytesBuffer := bytes.NewBuffer([]byte{}) //BigEndian 大端顺序存储 LittleEndian小端顺序存储 binary.Write(bytesBuffer, binary.BigEndian, int32(n)) data:=bytesBuffer.Bytes() fmt.Printf("[0]: %#x addr:%#x\n",data[0],data[0]) fmt.Printf("[0]: %#x addr:%#x\n",data[1],data[1]) fmt.Printf("[0]: %#x addr:%#x\n",data[2],data[2]) fmt.Printf("[0]: %#x addr:%#x\n",data[3],data[3]) }

输出

[0]: 0x12 addr:0xc042010248 [1]: 0x34 addr:0xc042010249 [2]: 0x56 addr:0xc04201024a [3]: 0x78 addr:0xc04201024b

也可以使用下面的方式

n := 0x12345678 var data []byte = make([]byte,4) //操作的都是无符号整型 binary.BigEndian.PutUint32(data,uint32(n))

可以使用下面的方式判断当前系统的字节序类型

const INT_SIZE int = int(unsafe.Sizeof(0))

//判断我们系统中的字节序类型 func systemEdian() { var i int = 0x1 bs := (*[INT_SIZE]byte)(unsafe.Pointer(i)) if bs[0] == 0 { fmt.Println("system edian is little endian") } else { fmt.Println("system edian is big endian") } }

Go语言中恰到好处的内存对齐

在开始之前，希望你计算一下 Part1 共占用的大小是多少呢？

输出结果：

这么一算， Part1 这一个结构体的占用内存大小为 1+4+1+8+1 = 15 个字节。相信有的小伙伴是这么算的，看上去也没什么毛病

真实情况是怎么样的呢？我们实际调用看看，如下：

输出结果：

最终输出为占用 32 个字节。这与前面所预期的结果完全不一样。这充分地说明了先前的计算方式是错误的。为什么呢？

在这里要提到 “内存对齐” 这一概念，才能够用正确的姿势去计算，接下来我们详细的讲讲它是什么

有的小伙伴可能会认为内存读取，就是一个简单的字节数组摆放

上图表示一个坑一个萝卜的内存读取方式。但实际上 CPU 并不会以一个一个字节去读取和写入内存。相反 CPU 读取内存是一块一块读取的，块的大小可以为 2、4、6、8、16 字节等大小。块大小我们称其为内存访问粒度。如下图：

在样例中，假设访问粒度为 4。 CPU 是以每 4 个字节大小的访问粒度去读取和写入内存的。这才是正确的姿势

另外作为一个工程师，你也很有必要学习这块知识点哦 :)

在上图中，假设从 Index 1 开始读取，将会出现很崩溃的问题。因为它的内存访问边界是不对齐的。因此 CPU 会做一些额外的处理工作。如下：

从上述流程可得出，不做 “内存对齐” 是一件有点 "麻烦" 的事。因为它会增加许多耗费时间的动作

而假设做了内存对齐，从 Index 0 开始读取 4 个字节，只需要读取一次，也不需要额外的运算。这显然高效很多，是标准的空间换时间做法

在不同平台上的编译器都有自己默认的 “对齐系数”，可通过预编译命令 #pragma pack(n) 进行变更，n 就是代指 “对齐系数”。一般来讲，我们常用的平台的系数如下：

另外要注意，不同硬件平台占用的大小和对齐值都可能是不一样的。因此本文的值不是唯一的，调试的时候需按本机的实际情况考虑

输出结果：

在 Go 中可以调用 unsafe.Alignof 来返回相应类型的对齐系数。通过观察输出结果，可得知基本都是 2^n ，最大也不会超过 8。这是因为我手提（64 位）编译器默认对齐系数是 8，因此最大值不会超过这个数

在上小节中，提到了结构体中的成员变量要做字节对齐。那么想当然身为最终结果的结构体，也是需要做字节对齐的

接下来我们一起分析一下，“它” 到底经历了些什么，影响了 “预期” 结果

在每个成员变量进行对齐后，根据规则 2，整个结构体本身也要进行字节对齐，因为可发现它可能并不是 2^n ，不是偶数倍。显然不符合对齐的规则

根据规则 2，可得出对齐值为 8。现在的偏移量为 25，不是 8 的整倍数。因此确定偏移量为 32。对结构体进行对齐

通过本节的分析，可得知先前的 “推算” 为什么错误？

是因为实际内存管理并非 “一个萝卜一个坑” 的思想。而是一块一块。通过空间换时间（效率）的思想来完成这块读取、写入。另外也需要兼顾不同平台的内存操作情况

在上一小节，可得知根据成员变量的类型不同，其结构体的内存会产生对齐等动作。那假设字段顺序不同，会不会有什么变化呢？我们一起来试试吧 :-)

输出结果：

通过结果可以惊喜的发现，只是 “简单” 对成员变量的字段顺序进行改变，就改变了结构体占用大小

接下来我们一起剖析一下 Part2 ，看看它的内部到底和上一位之间有什么区别，才导致了这样的结果？

符合规则 2，不需要额外对齐

Part2 内存布局：ecax|bbbb|dddd|dddd

通过对比 Part1 和 Part2 的内存布局，你会发现两者有很大的不同。如下：

仔细一看， Part1 存在许多 Padding。显然它占据了不少空间，那么 Padding 是怎么出现的呢？

通过本文的介绍，可得知是由于不同类型导致需要进行字节对齐，以此保证内存的访问边界

那么也不难理解，为什么调整结构体内成员变量的字段顺序就能达到缩小结构体占用大小的疑问了，是因为巧妙地减少了 Padding 的存在。让它们更 “紧凑” 了。这一点对于加深 Go 的内存布局印象和大对象的优化非常有帮

Go 如何查看一个变量的内存地址理解指针问题

熟悉C语言的同学都知道，查看一个变量的地址在处理指针的相关问题的时候直观重要，在C中直接取地址符即可。那么在Go语言中如何查看一个变量的地址，我们使用unsafe.Pointer() 函数来查看一个变量的内存地址。

举例：

type Vertex struct {

X, Y float64

}

func (v Vertex) sqrt() float64 {

return math.Sqrt(v.X * v.X + v.Y * v.Y)

}

func (v Vertex) scale(f float64) { //带号和不带*号的区别可以从内存地址来看出

fmt.printf("=======", unsafe.Pointer(v))//v 本身就是指针存储的就是地址不用取地址

v.X = x.X * f

v.Y = v.Y * f

}

func main() {

v := Vertex{3, 4}

fmt.printf("=======", unsafe.Pointer(v))

v.scale(10)

fmt.Println(v.sqrt())

}

//带号打印的结果 ====== -%!(EXTRA unsafe.Pointer=0xc00006e070)======%!(EXTRA unsafe.Pointer=0xc00006e070) 相同

//不带号打印的结果 ======%!(EXTRA unsafe.Pointer=0xc000094060)======%!(EXTRA unsafe.Pointer=0xc000094090) 不同

去掉*号在scale()方法中要对 v 进行取地址操作

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