前言

結構體在Go語言中是一個很重要的部分，在項目中會經常用到，大家在寫Go時有沒有注意過，一個struct所占的空間不一定等于各個字段加起來的空間之和，甚至有時候把字段的順序調整一下，struct的所占空間不一樣，接下來通過這篇文章來看一下結構體在內存中是怎么分布的？通過對內存布局的了解，可以幫助我們寫出更優質的代碼。感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對大家能有所幫助。

結構體內存布局

結構體大小

結構體實際上就是由各種類型的數據組合而成的一種符合數據類型，一個結構體變量的大小是由結構體中的字段決定。結構體和它所包含的數據在內存中是以連續塊的形式存在的。我們可以借助unsafe.Sizeof方法，來獲取：

package main

import (
	"fmt"
	"unsafe"
)

type Test struct {
	T1 int8 // 1
	T2 int8 // 1
	T3 int8 // 1
}
func main() {
    var t Test
	fmt.Println(unsafe.Sizeof(t)) //3 bytes

}

內存對齊

不同類型的變量占用內存大小是不一樣的，但是cpu每次讀取的內存長度是固定的(比如cpu是64位的，一次可以從內存中讀取64位的數據，即8個字節)，為了cpu能高效的讀寫數據，編譯器會把各種類型的數據放在合適的地址，而不是順序的一個接一個的排放，并占用合適的長度，這就是內存對齊。每種類型的對齊值就是它的對齊邊界。

示例：

package main

import (
	"fmt"
	"unsafe"
)
type Test struct {
	a int8 // 1
	b int64 // 8
	c int32 // 4
}
type Test2 struct {
	a int8 // 1
	b int32 // 4
	c int64 // 8
}
func main() {
    var t Test
	fmt.Println(unsafe.Sizeof(t)) // 24
	var t2 Test2
	fmt.Println(unsafe.Sizeof(t2))// 16
}

通過上面示例，我們可以看到兩個結構體中3個字段類型相同，當排列順序發生變化時，總的內存大小也會發生變化。下面我們來一起分析一下：

如果沒有內存對齊，那結構體各個字段在內存中是緊密排列的，如t1內存布局示意圖如下：

因為b這個字段需要8個字節，所以會有一個字節的數據排列到第2個字中。如果程序想要讀取b字段的數據，那么CPU需要兩次讀取才能獲取到完整的數據，這樣就會影響了程序的性能。

所以，為了能讓CPU減少一次獲取的時間，Go編譯器會幫你把struct結構體做數據的對齊，以便CPU可以一次將該數據從內存中讀取出來。重新排列后內存布局結構示意圖如下：

其中有13個字節是真正存儲數據的，而灰色的11個字節則是為了對齊而填充上的，不存儲任何數據，所以才會比沒有對齊排列時多出11個字節。

雖然通過對齊填充的方式提高了CPU讀寫數據的效率，但是這些填充內存確實有點浪費空間，那有沒有辦法既可以既可以做到內存對齊保證CPU讀寫效率又能減少浪費內存空間呢？

那就是調整struct字段的順序，我們在來看一下t2結構體的字段內存布局結構示意圖如下：

這樣重新排列后，只占了16個字節，比上面那種方式少了8個字節。由此可知，對結構體字段的重新排列會讓結構體更節省內。

總結

本篇文章我們一起學習了Go 語言中的內存對齊，主要內容如下：

• 結構體是占用一塊連續的內存，一個結構體變量的大小是由結構體中的字段決定。
• unsafe.Sizeof(x) 返回了變量x的內存占用大小。
• 兩個結構體，即使包含變量類型的數量相同，但是位置不同，占用的內存大小也不同，由此引出了內存對齊。
• 對結構體字段的重新排列會讓結構體更節省內。