Go語言空結(jié)構(gòu)體是什么

這篇文章主要為大家展示了“Go語言空結(jié)構(gòu)體是什么”，內(nèi)容簡而易懂，條理清晰，希望能夠幫助大家解決疑惑，下面讓小編帶領(lǐng)大家一起研究并學習一下“Go語言空結(jié)構(gòu)體是什么”這篇文章吧。

什么是空結(jié)構(gòu)體

我們說不包含任何字段的結(jié)構(gòu)體叫做空結(jié)構(gòu)體，可以通過如下的方式定義空結(jié)構(gòu)體：

原生定義

var a struct{}

類型別名

type empty struct{}
var e empty

特點

地址相同

我們分別定義兩個非空結(jié)構(gòu)體和空結(jié)構(gòu)體變量，然后取地址打印，發(fā)現(xiàn)空結(jié)構(gòu)體變量的地址是相同的：

// 定義一個非空結(jié)構(gòu)體
type User struct {
    name string
}

func main() {
 
  // 兩個非空結(jié)構(gòu)體的變量地址不同
  var user1 User
    var user2 User
    fmt.Printf("%p \n", &user1) // 0xc000318670
    fmt.Printf("%p \n", &user2) // 0xc000318680
  
  // 定義兩個空結(jié)構(gòu)體，地址相同
    var first struct{}
    var second struct{}
    fmt.Printf("%p \n", &first)    // 0x1ca15f0 
    fmt.Printf("%p \n", &second)   // 0x1ca15f0 
}

我們知道 Go 語言中的變量傳遞都是值傳遞，對于傳參前后的變量地址應該不同，我們通過傳參的方式再來試一下：

// 非空結(jié)構(gòu)體
type NonEmptyUser struct {
    name string
}

// 空結(jié)構(gòu)體
type EmptyUser struct{}

// 打印非空結(jié)構(gòu)體參數(shù)地址
func testNonEmptyUser(user NonEmptyUser) {
    fmt.Printf("%p \n", &user)
}

// 打印空結(jié)構(gòu)體參數(shù)地址
func testEmptyUser(user EmptyUser) {
    fmt.Printf("%p \n", &user)
}


func main() {
  
    // 兩個非空結(jié)構(gòu)體的變量地址不同
    var user1 NonEmptyUser
    fmt.Printf("%p \n", &user1) // 0xc0001986c0
    testNonEmptyUser(user1)            // 0xc0001986d0

  
    // 兩個空結(jié)構(gòu)體變量的地址相同
    var user2 EmptyUser
    fmt.Printf("%p \n", &user2) // 0x1ca25f0
    testEmptyUser(user2)                // 0x1ca25f0
  
}

發(fā)現(xiàn)對于非空結(jié)構(gòu)體，傳參前后的地址是不同的，但是對于空結(jié)構(gòu)體變量，前后地址是一致的。

大小為0

在Go中，我們可以使用 unsafe.Sizeof 來計算一個變量占用的字節(jié)數(shù)，那么就舉幾個例子來看下：

type EmptyUser struct{}

func main() {
    var i int
    var s string
    var m []string
    var u EmptyUser
  
    fmt.Println(unsafe.Sizeof(i)) // 8
    fmt.Println(unsafe.Sizeof(s)) // 16
    fmt.Println(unsafe.Sizeof(m)) // 24
    fmt.Println(unsafe.Sizeof(u)) // 0
}

可以看到空結(jié)構(gòu)體占用的內(nèi)存空間大小為0，同時對于空結(jié)構(gòu)體的組合，占用空間大小也為0：

// 空結(jié)構(gòu)體的組合
type EmptyUser struct {
    name struct{}
    age  struct{}
}

func main() {
    
    var u EmptyUser

    fmt.Println(unsafe.Sizeof(u)) // 0
}

原理探究

為什么空結(jié)構(gòu)體的地址都相同，而且大小都為0呢，我們一起來看下源碼（go/src/runtime/malloc.go）：

// base address for all 0-byte allocations
var zerobase uintptr

// 創(chuàng)建新的對象時，調(diào)用 mallocgc 分配內(nèi)存
func newobject(typ *_type) unsafe.Pointer {
    return mallocgc(typ.size, typ, true)
}

func mallocgc(size uintptr, typ *_type, needzero bool) unsafe.Pointer {
    if gcphase == _GCmarktermination {
        throw("mallocgc called with gcphase == _GCmarktermination")
    }

    if size == 0 {
        return unsafe.Pointer(&zerobase)
    }
    ......
}

通過源碼可以看出，創(chuàng)建新的對象時，需要調(diào)用 malloc.newobject() 進行內(nèi)存分配，進一步調(diào)用 mallocgc 方法，在該方法中，如果判斷類型的 size==0 ，固定返回 zerobase 的地址。 zerobase 是一個 uintptr 全局變量，占用 8 個字節(jié)。

因此我們可以確定的是，在Go語言中，所有針對 size==0 的內(nèi)存分配，用的都是同一個地址 &zerobase ，所以我們在一開始看到的所有空結(jié)構(gòu)體地址都相同。

使用場景

空結(jié)構(gòu)體不包含任何數(shù)據(jù)，那么其應用場景也應該不在乎值內(nèi)容，只當做一個占位符。在這種場景下，由于其不占用內(nèi)存空間，使用空結(jié)構(gòu)體既可以做到節(jié)省空間，又可以提供語義支持。

集合(Set)

使用過 Java 的同學應該都用過 Set 類型，Set 是保存不重復元素的集合，但是 Go 語言沒有提供原生的 Set 類型。但是我們知道 Map 結(jié)構(gòu)存儲的是 key-value 類型，key 不允許重復，因此可以利用 Map 來實現(xiàn) Set，key存儲需要的數(shù)據(jù)，value 給個固定值就可以了。那么 value 給什么值好呢？這時候我們的 空結(jié)構(gòu)體 就可以出場了，不占用空間，還可以完成占位操作，堪稱完美，下面我們看怎么實現(xiàn)吧。

// 定義了一個保存 string 類型的 Set集合
type Set map[string]struct{}

// 添加一個元素
func (s Set) Add(key string) {
    s[key] = struct{}{}
}

// 移除一個元素
func (s Set) Remove(key string) {
    delete(s, key)
}

// 是否包含一個元素
func (s Set) Contains(key string) bool {
    _, ok := s[key]
    return ok
}

// 初始化
func NewSet() Set {
    s := make(Set)
    return s
}

// 測試使用
func main() {
    set := NewSet()
    set.Add("hello")
    set.Add("world")
    fmt.Println(set.Contains("hello"))

    set.Remove("hello")
    fmt.Println(set.Contains("hello"))
}

channel中信號傳輸

空結(jié)構(gòu)體 與 channel 可謂是一個經(jīng)典組合，有時候我們只是需要一個信號來控制程序的運行邏輯，并不在意其內(nèi)容如何。

在下面的例子中，我們定義了兩個 channel 用于接收兩個任務完成的信號，當接收到任務完成的信號時，就會觸發(fā)相應的動作。

func doTask1(ch chan struct{}) {
    time.Sleep(time.Second)
    fmt.Println("do task1")
    ch <- struct{}{}
}

func doTask2(ch chan struct{}) {
    time.Sleep(time.Second * 2)
    fmt.Println("do task2")
    ch <- struct{}{}
}

func main() {

    ch2 := make(chan struct{})
    ch3 := make(chan struct{})
    go doTask1(ch2)
    go doTask2(ch3)

    for {
        select {
        case <-ch2:
            fmt.Println("task1 done")
        case <-ch3:
            fmt.Println("task2 done")
        case <-time.After(time.Second * 5):
            fmt.Println("after 5 seconds")
            return
        }
    }
}

以上是“Go語言空結(jié)構(gòu)體是什么”這篇文章的所有內(nèi)容，感謝各位的閱讀！相信大家都有了一定的了解，希望分享的內(nèi)容對大家有所幫助，如果還想學習更多知識，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道！