Go語言中恰到好處的內(nèi)存對齊

在開始之前，希望你計算一下 Part1 共占用的大小是多少呢？

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輸出結(jié)果：

這么一算， Part1 這一個結(jié)構(gòu)體的占用內(nèi)存大小為 1+4+1+8+1 = 15 個字節(jié)。相信有的小伙伴是這么算的，看上去也沒什么毛病

真實情況是怎么樣的呢？我們實際調(diào)用看看，如下：

輸出結(jié)果：

最終輸出為占用 32 個字節(jié)。這與前面所預(yù)期的結(jié)果完全不一樣。這充分地說明了先前的計算方式是錯誤的。為什么呢？

在這里要提到 “內(nèi)存對齊” 這一概念，才能夠用正確的姿勢去計算，接下來我們詳細的講講它是什么

有的小伙伴可能會認為內(nèi)存讀取，就是一個簡單的字節(jié)數(shù)組擺放

上圖表示一個坑一個蘿卜的內(nèi)存讀取方式。但實際上 CPU 并不會以一個一個字節(jié)去讀取和寫入內(nèi)存。相反 CPU 讀取內(nèi)存是 一塊一塊讀取 的，塊的大小可以為 2、4、6、8、16 字節(jié)等大小。塊大小我們稱其為 內(nèi)存訪問粒度 。如下圖：

在樣例中，假設(shè)訪問粒度為 4。 CPU 是以每 4 個字節(jié)大小的訪問粒度去讀取和寫入內(nèi)存的。這才是正確的姿勢

另外作為一個工程師，你也很有必要學(xué)習(xí)這塊知識點哦 :)

在上圖中，假設(shè)從 Index 1 開始讀取，將會出現(xiàn)很崩潰的問題。因為它的內(nèi)存訪問邊界是不對齊的。因此 CPU 會做一些額外的處理工作。如下：

從上述流程可得出，不做 “內(nèi)存對齊” 是一件有點 "麻煩" 的事。因為它會增加許多耗費時間的動作

而假設(shè)做了內(nèi)存對齊，從 Index 0 開始讀取 4 個字節(jié)，只需要讀取一次，也不需要額外的運算。這顯然高效很多，是標(biāo)準的 空間換時間 做法

在不同平臺上的編譯器都有自己默認的 “對齊系數(shù)”，可通過預(yù)編譯命令 #pragma pack(n) 進行變更，n 就是代指 “對齊系數(shù)”。一般來講，我們常用的平臺的系數(shù)如下：

另外要注意，不同硬件平臺占用的大小和對齊值都可能是不一樣的。因此本文的值不是唯一的，調(diào)試的時候需按本機的實際情況考慮

輸出結(jié)果：

在 Go 中可以調(diào)用 unsafe.Alignof 來返回相應(yīng)類型的對齊系數(shù)。通過觀察輸出結(jié)果，可得知基本都是 2^n ，最大也不會超過 8。這是因為我手提（64 位）編譯器默認對齊系數(shù)是 8，因此最大值不會超過這個數(shù)

在上小節(jié)中，提到了結(jié)構(gòu)體中的成員變量要做字節(jié)對齊。那么想當(dāng)然身為最終結(jié)果的結(jié)構(gòu)體，也是需要做字節(jié)對齊的

接下來我們一起分析一下，“它” 到底經(jīng)歷了些什么，影響了 “預(yù)期” 結(jié)果

在每個成員變量進行對齊后，根據(jù)規(guī)則 2，整個結(jié)構(gòu)體本身也要進行字節(jié)對齊，因為可發(fā)現(xiàn)它可能并不是 2^n ，不是偶數(shù)倍。顯然不符合對齊的規(guī)則

根據(jù)規(guī)則 2，可得出對齊值為 8。現(xiàn)在的偏移量為 25，不是 8 的整倍數(shù)。因此確定偏移量為 32。對結(jié)構(gòu)體進行對齊

Part1 內(nèi)存布局：axxx|bbbb|cxxx|xxxx|dddd|dddd|exxx|xxxx

通過本節(jié)的分析，可得知先前的 “推算” 為什么錯誤？

是因為實際內(nèi)存管理并非 “一個蘿卜一個坑” 的思想。而是一塊一塊。通過空間換時間（效率）的思想來完成這塊讀取、寫入。另外也需要兼顧不同平臺的內(nèi)存操作情況

在上一小節(jié)，可得知根據(jù)成員變量的類型不同，其結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存會產(chǎn)生對齊等動作。那假設(shè)字段順序不同，會不會有什么變化呢？我們一起來試試吧 :-)

輸出結(jié)果：

通過結(jié)果可以驚喜的發(fā)現(xiàn)，只是 “簡單” 對成員變量的字段順序進行改變，就改變了結(jié)構(gòu)體占用大小

接下來我們一起剖析一下 Part2 ，看看它的內(nèi)部到底和上一位之間有什么區(qū)別，才導(dǎo)致了這樣的結(jié)果？

符合規(guī)則 2，不需要額外對齊

Part2 內(nèi)存布局：ecax|bbbb|dddd|dddd

通過對比 Part1 和 Part2 的內(nèi)存布局，你會發(fā)現(xiàn)兩者有很大的不同。如下：

仔細一看， Part1 存在許多 Padding。顯然它占據(jù)了不少空間，那么 Padding 是怎么出現(xiàn)的呢？

通過本文的介紹，可得知是由于不同類型導(dǎo)致需要進行字節(jié)對齊，以此保證內(nèi)存的訪問邊界

那么也不難理解，為什么 調(diào)整結(jié)構(gòu)體內(nèi)成員變量的字段順序 就能達到縮小結(jié)構(gòu)體占用大小的疑問了，是因為巧妙地減少了 Padding 的存在。讓它們更 “緊湊” 了。這一點對于加深 Go 的內(nèi)存布局印象和大對象的優(yōu)化非常有幫

「測試開發(fā)全棧化-Go」(1) Go語言基本了解

作為一個測試，作為一個測試開發(fā)， 全棧化+管理 是我們未來的發(fā)展方向。已經(jīng)掌握了Java、Python、HTML的你，是不是也想了解下最近異常火爆的Go語言呢？來吧，讓我們一起了解下。

Go 是一個開源的編程語言 ，它能讓構(gòu)造簡單、可靠且高效的軟件變得容易。

Go是從2007年末由Robert Griesemer, Rob Pike, Ken Thompson主持開發(fā)，后來還加入了Ian Lance Taylor, Russ Cox等人，并最終于2009年11月開源，在2012年早些時候發(fā)布了Go 1穩(wěn)定版本。現(xiàn)在Go的開發(fā)已經(jīng)是完全開放的，并且擁有一個活躍的社區(qū)。這三個人都是計算機界的大神，有的參與了C語言的編寫，有的還是數(shù)學(xué)大神，有的還獲得了計算機最高榮譽-圖靈獎。

接下來說說 Go語言的特色 :

簡潔、快速、安全

并行、有趣、開源

內(nèi)存管理、數(shù)組安全、編譯迅速

Go語言的用途 :

Go 語言被設(shè)計成一門應(yīng)用于搭載 Web 服務(wù)器，存儲集群或類似用途的巨型中央服務(wù)器的系統(tǒng)編程語言。

對于高性能分布式系統(tǒng)領(lǐng)域而言，Go 語言無疑比大多數(shù)其它語言有著更高的開發(fā)效率。它提供了海量并行的支持，這對于 游戲 服務(wù)端的開發(fā)而言是再好不過了。

Go語言的環(huán)境安裝:

建議直接打開 官方地址因為墻的原因打不開

因為我用的是windows系統(tǒng)，這里主要講下Windows系統(tǒng)上使用Go語言來編程。

Windows 下可以使用 .msi 后綴(在下載列表中可以找到該文件，如go1.17.2.windows-amd64.msi)的安裝包來安裝。

默認情況下 .msi 文件會安裝在 c:Go 目錄下。你可以將 c:Gobin 目錄添加到 Path 環(huán)境變量中。添加后你需要重啟命令窗口才能生效。個人建議還是安裝到 Program Files文件夾中。

使用什么開發(fā)工具來對Go語言進行編寫:

個人建議用VS code, 也可以用Sublime Text來編輯。如果你之前看了我講的HTML語言的學(xué)習(xí)，肯定已經(jīng)下載了VS code. 那么這時你需要在VS code中下載Go語言的擴展插件。

這里有一個巨大的坑，就是在下載Go的插件和依賴包時，會提示一些包沒有。主要是因為下載的依賴包部分被墻了，只能想別的辦法去下載。

建議參考網(wǎng)頁:

解決vscode中g(shù)olang插件安裝失敗方法

在學(xué)習(xí)go的過程中，使用的是vscode，但是一直提示安裝相關(guān)插件失敗，然后上網(wǎng)查方法，基本上是叫你建立golang.org目錄什么的，結(jié)果全是錯的，而且都是抄襲，很煩。無意之中看到一位博主分享的方法，他也是飽受上述的垃圾博文困擾，然后找到了解決方法，這里向他致敬，秉著讓更多人看到正確解決方法的心，我寫下正確的解決方法，希望對你有所幫助，也可以點開原博主鏈接參考：

Go有一個全球模塊代理，設(shè)置代理再去安裝golang的插件，就可以安裝成功了。步驟有，首先Windows用戶打開Powershell，一個藍色的界面，注意不是cmd！不知道的直接打開window下面的搜索，然后輸入powershell，搜索出來就可以了。

$env:GO111MODULE=“on”

$env:GOPROXY=“”

go env -w GOPROXY=

go env -w GOPRIVATE=*.corp.example.com

然后我們打開VsCode界面，下面會提示安裝插件，我們選擇Install ALL，就會安裝成功

當(dāng)你在運行Go語言程序時，提示所有的插件包都已經(jīng)安裝成功了時，就可以正常使用了，要不然一堆報錯會讓你非常心煩。

好了，今天先到這里，晚安、下班~

如何在golang 中調(diào)用c的靜態(tài)庫或者動態(tài)庫

Cgo 使得Go程序能夠調(diào)用C代碼. cgo讀入一個用特別的格式寫的Go語言源文件, 輸出Go和C程序, 使得C程序能打包到Go語言的程序包中.

舉例說明一下. 下面是一個Go語言包, 包含了兩個函數(shù) -- Random 和 Seed -- 是C語言庫中random和srandom函數(shù)的馬甲.

package rand

/*

#include stdlib.h

*/ import "C" func Random() int { return int(C.random()) } func Seed(i int) { C.srandom(C.uint(i)) }

我們來看一下這里都有什么內(nèi)容. 開始是一個包的導(dǎo)入語句.

rand包導(dǎo)入了"C"包, 但你會發(fā)現(xiàn)在Go的標(biāo)準庫里沒有這個包. 那是因為C是一個"偽包", 一個為cgo引入的特殊的包名, 它是C命名空間的一個引用.

rand 包包含4個到C包的引用: 調(diào)用 C.random和C.srandom, 類型轉(zhuǎn)換 C.uint(i)還有引用語句.

Random函數(shù)調(diào)用libc中的random函數(shù), 然后回返結(jié)果. 在C中, random返回一個C類型的長整形值, cgo把它輪換為C.long. 這個值必需轉(zhuǎn)換成Go的類型, 才能在Go程序中使用. 使用一個常見的Go類型轉(zhuǎn)換:

func Random() int { return int(C.random()) }

這是一個等價的函數(shù), 使用了一個臨時變量來進行類型轉(zhuǎn)換:

func Random() int { var r C.long = C.random() return int(r) }

Seed函數(shù)則相反. 它接受一個Go語言的int類型, 轉(zhuǎn)換成C語言的unsigned int類型, 然后傳遞給C的srandom函數(shù).

func Seed(i int) { C.srandom(C.uint(i)) }

需要注意的是, cgo中的unsigned int類型寫為C.uint; cgo的文檔中有完整的類型列表.

這個例子中還有一個細節(jié)我們沒有說到, 那就是導(dǎo)入語句上面的注釋.

/*

#include stdlib.h

*/ import "C"

Cgo可以識別這個注釋, 并在編譯C語言程序的時候?qū)⑺?dāng)作一個頭文件來處理. 在這個例子中, 它只是一個include語句, 然而其實它可以是使用有效的C語言代碼. 這個注釋必需緊靠在import "C"這個語句的上面, 不能有空行, 就像是文檔注釋一樣.

Strings and things

與Go語言不同, C語言中沒有顯式的字符串類型. 字符串在C語言中是一個以0結(jié)尾的字符數(shù)組.

Go和C語言中的字符串轉(zhuǎn)換是通過C.CString, C.GoString,和C.GoStringN這些函數(shù)進行的. 這些轉(zhuǎn)換將得到字符串類型的一個副本.

下一個例子是實現(xiàn)一個Print函數(shù), 它使用C標(biāo)準庫中的fputs函數(shù)把一個字符串寫到標(biāo)準輸出上:

package print // #include stdio.h // #include stdlib.h import "C" import "unsafe" func Print(s string) { cs := C.CString(s) C.fputs(cs, (*C.FILE)(C.stdout)) C.free(unsafe.Pointer(cs)) }

在C程序中進行的內(nèi)存分配是不能被Go語言的內(nèi)存管理器感知的. 當(dāng)你使用C.CString創(chuàng)建一個C字符串時(或者其它類型的C語言內(nèi)存分配), 你必需記得在使用完后用C.free來釋放它.

調(diào)用C.CString將返回一個指向字符數(shù)組開始處的指錯, 所以在函數(shù)退出前我們把它轉(zhuǎn)換成一個unsafe.Pointer(Go中與C的void 等價的東西), 使用C.free來釋放分配的內(nèi)存. 一個慣用法是在分配內(nèi)存后緊跟一個defer(特別是當(dāng)這段代碼比較復(fù)雜的時候), 這樣我們就有了下面這個Print函數(shù):

func Print(s string) { cs := C.CString(s) defer C.free(unsafe.Pointer(cs)) C.fputs(cs, (*C.FILE)(C.stdout)) }

構(gòu)建 cgo 包

如果你使用goinstall, 構(gòu)建cgo包就比較容易了, 只要調(diào)用像平常一樣使用goinstall命令, 它就能自動識別這個特殊的import "C", 然后自動使用cgo來編譯這些文件.

如果你想使用Go的Makefiles來構(gòu)建, 那在CGOFILES變量中列出那些要用cgo處理的文件, 就像GOFILES變量包含一般的Go源文件一樣.

rand包的Makefile可以寫成下面這樣:

include $(GOROOT)/src/Make.inc

TARG=goblog/rand

CGOFILES=\ rand.go\ include $(GOROOT)/src/Make.pkg

然后輸入gomake開始構(gòu)建.

更多 cgo 的資源

cgo的文檔中包含了關(guān)于C偽包的更多詳細的說明, 以及構(gòu)建過程. Go代碼樹中的cgo的例子給出了更多更高級的用法.

一個簡單而又符合Go慣用法的基于cgo的包是Russ Cox寫的gosqlite. 而Go語言的網(wǎng)站上也列出了更多的的cgo包.

最后, 如果你對于cgo的內(nèi)部是怎么運作這個事情感到好奇的話, 去看看運行時包的cgocall.c文件的注釋吧.

Python和go語言有什么區(qū)別？哪個更有優(yōu)勢？

python和go語言的區(qū)別

1、語法

Python的語法使用縮進來指示代碼塊。Go的語法基于打開和關(guān)閉括號。

2、范例

Python是一種基于面向?qū)ο缶幊痰亩喾妒剑钍胶秃瘮?shù)式編程語言。它堅持這樣一種觀點，即如果一種語言在某些情境中表現(xiàn)出某種特定的方式，理想情況下它應(yīng)該在所有情境中都有相似的作用。但是，它又不是純粹的OOP語言，它不支持強封裝，這是OOP的主要原則之一。

Go是一種基于并發(fā)編程范式的過程編程語言，它與C具有表面相似性。實際上，Go更像是C的更新版本。

3、并發(fā)

Python沒有提供內(nèi)置的并發(fā)機制，而Go有內(nèi)置的并發(fā)機制。

4、類型化

Python是動態(tài)類型語言，而Go是一種靜態(tài)類型語言，它實際上有助于在編譯時捕獲錯誤，這可以進一步減少生產(chǎn)后期的嚴重錯誤。

5、安全性

Python是一種強類型語言，它是經(jīng)過編譯的，因此增加了一層安全性。Go具有分配給每個變量的類型，因此，它提供了安全性。但是，如果發(fā)生任何錯誤，用戶需要自己運行整個代碼。

6、管理內(nèi)存

Go允許程序員在很大程度上管理內(nèi)存。而，Python中的內(nèi)存管理完全自動化并由Python VM管理；它不允許程序員對內(nèi)存管理負責(zé)。

7、庫

與Go相比，Python提供的庫數(shù)量要大得多。然而，Go仍然是新的，并且還沒有取得很大進展。

8、速度：

Go的速度遠遠超過Python。

網(wǎng)站欄目：go語言內(nèi)存管理視頻 go操作內(nèi)存
網(wǎng)站路徑：http://chinadenli.net/article2/ddoccic.html

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