Go struct 内存对齐 | Go 语言高性能编程

geektutu commented 3 years ago

https://geektutu.com/post/hpg-struct-alignment.html

Go 语言/golang 高性能编程，Go 语言进阶教程，Go 语言高性能编程(high performance go)。本文介绍了结构体(struct)占用的内存空间如何计算，为什么要字节对齐/内存对齐，Go 语言中的大小和对齐保证(size and alignment guarantees)，字节对齐和安全访问(原子访问)的关系，以及如果利用内存对齐的规律减小 struct 内存占用。

OhYee commented 3 years ago

如果内存对齐只是涉及更改顺序的话，go 为什么不在编译时和运行时自动进行对齐呢？如果编译时存在跨平台优化问题，那么运行时应该可以确定如何对齐最优吧。

zhcoders commented 3 years ago

@OhYee 如果内存对齐只是涉及更改顺序的话，go 为什么不在编译时和运行时自动进行对齐呢？如果编译时存在跨平台优化问题，那么运行时应该可以确定如何对齐最优吧。

Go在编译的时候会自动内存对齐，就是上面说的，不同顺序占用的内存不一样，这就是自动对齐的结果。Go如果更改了结构体的顺序，如果在数据传输的时候，如何正确的读取到结构体的内容呢？

OhYee commented 3 years ago

@zhcoders 明白了，没考虑到跨平台数据传输的问题，感谢 👍

wathenjiang commented 3 years ago

字节对齐这个概念有两处需要强调：

CPU 只从对齐的地址开始加载数据（这一点可能遗漏了）
CPU 读取块的大小是固定的，通常为 B 的 2 的整数幂次

qilinworld commented 3 years ago

“b 是第二个字段，对齐倍数为 2，因此，必须空出 1 个字节，偏移量才是 2 的倍数，从第 2 个位置开始占据 2 字节。” 为什么要空一个字段呢？

NoahNye commented 3 years ago

@qilinworld “b 是第二个字段，对齐倍数为 2，因此，必须空出 1 个字节，偏移量才是 2 的倍数，从第 2 个位置开始占据 2 字节。” 为什么要空一个字段呢？

为了减少CPU读取次数，是一种空间换时间的做法。

比如demo1,按照2的倍数，第一次读取a（实际占用1字节）读两个字节，第二次读取b（实际占用2字节）也是两个字节，第三次读取c（实际占用4个字节）前两个字节，第四次读取c后两个字节,共读取4次。

demo2也是，按照c的倍数4对齐，第一次读取a（实际占用1字节）四个字节，第二次读取c四个字节，第三次读取b（实际占用2字节）四个字节，共读取3次。

如果按照a的1倍对齐，那么demo1里CPU就要读取a（1次）+b（2次）+c（3次）=6次，demo2也一样。

但我在本机看到demo1和demo2的对齐倍数都是4

HeliumTang commented 3 years ago

对于 struct 结构体类型的变量 x，计算 x 每一个字段 f 的 unsafe.Alignof(x.f)，unsafe.Alignof(x) 等于其中的最大值。根据上面的规则，demo1中的b字段的对齐：b 是第二个字段，对齐倍数为 2，因此，必须空出 1 个字节，偏移量才是 2 的倍数，从第 2 个位置开始占据 2 字节。 应该将对齐倍数看做4才对吧?

livedrm commented 2 years ago

空结构体填充不是字节对齐的问题

jeffreyyjp commented 2 years ago

"即当 struct{} 作为结构体最后一个字段时，需要内存对齐。因为如果有指针指向该字段, 返回的地址将在结构体之外，如果此指针一直存活不释放对应的内存，就会有内存泄露的问题（该内存不因结构体释放而释放）。"

这段话不太理解，“因为如果有指针指向该字段, 返回的地址将在结构体之外”，是对齐的时候，还是非对齐的时候产生此现象。以及为什么返回的地址在结构体之外？能否举个具体的例子呢？

haima96 commented 2 years ago

@HeliumTang 对于 struct 结构体类型的变量 x，计算 x 每一个字段 f 的 unsafe.Alignof(x.f)，unsafe.Alignof(x) 等于其中的最大值。根据上面的规则，demo1中的b字段的对齐：b 是第二个字段，对齐倍数为 2，因此，必须空出 1 个字节，偏移量才是 2 的倍数，从第 2 个位置开始占据 2 字节。 应该将对齐倍数看做4才对吧?

到b字段的时候最大值是b只占用2字节没问题的，到c字段最大值为c占用4字节没问题的