Golang优化之内存对齐

Posted 2022-11-30 咖啡色的羊驼

tags:

篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Golang优化之内存对齐相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

前文

话说今天在用uintptr进行指针运算的时候，突然想起来有个内存对齐的东西，那么对这个uintptr计算是否会有影响？

带着疑问，开始吧。

你将获得以下知识点：
1.什么是内存对齐？
2.为什么需要内存对齐？
3.如何进行内存对齐？
4.golang的内存对齐如何体现？
5.如何利用内存对齐来优化golang？

正文

1.什么是内存对齐？

在想象中内存应该是一个一个独立的字节组成的。像这样：

事实上，人家是这样的：

内存是按照成员的声明顺序，依次分配内存，第一个成员偏移量是0，其余每个成员的偏移量为指定数的整数倍数（图中是4）。像这样进行内存的分配叫做内存对齐。

2.为什么需要内存对齐？

原因有两点：

平台原因

并不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据，会直接报错的！
（解释：比如说有的cpu读取4个字节数据，要是没有内存对齐，从1开始那么内存就需要把0-7字节的全部取出来，再剔除掉1/5/6/7，增加了额外的操作，cpu不一定能这么搞，自然就报错了）

性能原因

访问未对齐的内存，需要访问两次；如果对齐的话就只需要一次了。
（解释：比如取int64，按照8个位对齐好了，那获取的话直接就是获取8个字节就好了，边界好判断）

3.如何进行内存对齐？

二个原则：
1.具体类型，对齐值=min(编译器默认对齐值，类型大小Sizeof长度)
2.struct每个字段内部对齐，对齐值=min(默认对齐值，字段最大类型长度)

4.golang的内存对齐如何体现？

4.1 结构体的相同成员不同顺序

结构体是平时写代码经常用到的。相同的成员，不同的排列顺序，会有什么区别吗？

举个例子：

func main() 
	fmt.Println(unsafe.Sizeof(struct 
		i8  int8
		i16 int16
		i32 int32
	))
	fmt.Println(unsafe.Sizeof(struct 
		i8  int8
		i32 int32
		i16 int16
	))

输出：

8
12

这里的为什么是x-xx而不是xxx-需要说明下。因为当int8放入内存的时候，其占坑1个字节，对齐值为1，而int16占坑2个字节，对齐值为2，所以说会先偏移2个字节从第三个字节才开始放int16的数

4.2指针运算

现在对结构体Test通过指针计算的方式进行赋值。
Test内存情况：|x-xx|xxxx|。需要注意的是这里的“-”需要多计算一个字节才行。

type Test struct 
	i8  int8
	i16 int16
	i32 int32



func main() 
	var t = new(Test)
	// 从0开始
	var i8 = (*int8)(unsafe.Pointer(t))
	*i8 = int8(10)
	
	// 偏移int8+1的字节数，注意这里有个1！！！ 
	var i16 = (*int16)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(t))+ uintptr(1)  + uintptr(unsafe.Sizeof(int8(0)))))
	*i16 = int16(10)

	// 偏移int8+1+int16+的字节数，注意这里有个1！！！ 
	var i32 = (*int32)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(t)) + uintptr(1) + uintptr(unsafe.Sizeof(int8(0))+uintptr(unsafe.Sizeof(int16(0))))))
	*i32 = int32(10)
	fmt.Println(*t)

输出：