Go 복호화: 빈 구조체

Go에서 일반 구조체는 일반적으로 메모리 블록을 차지합니다. 그러나 특별한 경우가 있습니다. 빈 구조체인 경우 크기는 0입니다. 이것이 어떻게 가능하며, 빈 구조체의 용도는 무엇입니까?

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type Test struct {
    A int
    B string
}

func main() {
    fmt.Println(unsafe.Sizeof(new(Test)))
    fmt.Println(unsafe.Sizeof(struct{}{}))
}

/*
8
0
*/

빈 구조체의 비밀

특수 변수: zerobase

빈 구조체는 메모리 크기가 없는 구조체입니다. 이 진술은 정확하지만 더 정확하게 말하면 실제로는 zerobase 변수라는 특별한 시작점이 있습니다. 8바이트를 차지하는 uintptr 전역 변수입니다. 수많은 struct {} 변수가 정의될 ​​때마다 컴파일러는 이 zerobase 변수의 주소를 할당합니다. 즉, Go에서는 크기가 0인 모든 메모리 할당이 동일한 주소 &zerobase를 사용합니다.

예

package main

import "fmt"

type emptyStruct struct {}

func main() {
    a := struct{}{}
    b := struct{}{}
    c := emptyStruct{}

    fmt.Printf("%p\n", &a)
    fmt.Printf("%p\n", &b)
    fmt.Printf("%p\n", &c)
}

// 0x58e360
// 0x58e360
// 0x58e360

빈 구조체 변수의 메모리 주소는 모두 동일합니다. 이는 이 특별한 유형의 메모리 할당이 발생할 때 컴파일러가 컴파일 중에 &zerobase를 할당하기 때문입니다. 이 논리는 mallocgc 함수에 있습니다.

//go:linkname mallocgc  
func mallocgc(size uintptr, typ *_type, needzero bool) unsafe.Pointer {  
    ...
    if size == 0 {  
       return unsafe.Pointer(&zerobase)  
    }
    ...

이것이 바로 빈 구조체의 비밀입니다. 이 특수 변수를 사용하면 많은 기능을 수행할 수 있습니다.

빈 구조체 및 메모리 정렬

일반적으로 빈 구조체가 더 큰 구조체의 일부인 경우 메모리를 차지하지 않습니다. 그러나 빈 구조체가 마지막 필드인 특별한 경우가 있습니다. 메모리 정렬이 시작됩니다.

예

type A struct {
    x int
    y string
    z struct{}
}
type B struct {
    x int
    z struct{}
    y string
}

func main() {
    println(unsafe.Alignof(A{}))
    println(unsafe.Alignof(B{}))
    println(unsafe.Sizeof(A{}))
    println(unsafe.Sizeof(B{}))
}

/**
8
8
32
24
**/

필드에 대한 포인터가 있는 경우 반환된 주소는 구조체 외부에 있을 수 있으며, 구조체가 해제될 때 메모리가 해제되지 않으면 잠재적으로 메모리 누수가 발생할 수 있습니다. 따라서 빈 구조체가 다른 구조체의 마지막 필드인 경우 안전을 위해 추가 메모리가 할당됩니다. 빈 구조체가 시작이나 중간에 있으면 그 주소는 다음 변수와 동일합니다.

type A struct {  
    x int  
    y string  
    z struct{}  
}  
type B struct {  
    x int  
    z struct{}  
    y string  
}  

func main() {  
    a := A{}  
    b := B{}  
    fmt.Printf("%p\n", &a.y)  
    fmt.Printf("%p\n", &a.z)  
    fmt.Printf("%p\n", &b.y)  
    fmt.Printf("%p\n", &b.z)  
}

/**
0x1400012c008
0x1400012c018
0x1400012e008
0x1400012e008
**/

빈 구조체의 사용 사례

빈 구조체 struct{}가 존재하는 핵심 이유는 메모리 절약입니다. 구조체가 필요하지만 그 내용에 신경 쓰지 않는다면 빈 구조체 사용을 고려해 보세요. Map, chan 및 Slice와 같은 Go의 핵심 복합 구조는 모두 struct{}를 사용할 수 있습니다.

지도 및 구조체{}

// Create map
m := make(map[int]struct{})
// Assign value
m[1] = struct{}{}
// Check if key exists
_, ok := m[1]

찬 및 구조체{}

클래식 시나리오는 채널과 구조체{}를 결합합니다. 여기서 구조체{}는 콘텐츠에 신경 쓰지 않고 신호로 사용되는 경우가 많습니다. 이전 기사에서 분석한 대로 채널의 필수 데이터 구조는 관리 구조에 링 버퍼를 더한 것입니다. struct{}가 요소로 사용되는 경우 링 버퍼는 0으로 할당됩니다.

chan과 struct{}를 함께 사용하는 유일한 방법은 신호 전송용입니다. 빈 구조체 자체는 어떤 값도 전달할 수 없기 때문입니다. 일반적으로 버퍼 채널 없이 사용됩니다.

// Create a signal channel
waitc := make(chan struct{})

// ...
goroutine 1:
    // Send signal: push element
    waitc <- struct{}{}
    // Send signal: close
    close(waitc)

goroutine 2:
    select {
    // Receive signal and perform corresponding actions
    case <-waitc:
    }    

이 시나리오에서 struct{}가 꼭 필요한가요? 실제로는 그렇지 않으며 저장된 메모리는 무시할 수 있습니다. 중요한 점은 chan의 요소 값은 고려되지 않으므로 struct{}가 사용된다는 것입니다.

요약

1. 빈 구조체는 크기가 0일 뿐 여전히 구조체입니다.
2. 모든 빈 구조체는 동일한 주소, 즉 zerobase 주소를 공유합니다.
3. 맵을 사용하여 세트와 채널을 구현하는 등 빈 구조체의 메모리 비점유 기능을 활용하여 코드를 최적화할 수 있습니다.

참고자료

1. 빈 구조체, Dave Cheney
2. Go 最细节篇— struct{} 空结构体究竟是啥?

위 내용은 Go 복호화: 빈 구조체의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!