结构体 — 专题

1. 空结构体

Introduction

空结构体是没有位段的结构体,以下是空结构体的一些例子:

type Q struct{}
var q struct{}

但是如果一个结构体没有位段,不包含任何数据,那么他的用处是什么?我们能够利用空结构体完成什么任务?

Width

在深入研究空结构体之前,我想先简短的介绍一下关于结构体宽度的知识。

宽度描述了存储一个数据类型实例需要占用的字节数,由于进程的内存空间是一维的,我更倾向于将宽度理解为Size(这个词实在不知道怎么翻译了,请谅解)。

宽度是数据类型的一个属性Go程序中所有的实例都是一种数据类型,一个实例的宽度是由他的数据类型决定的,通常是8bit的整数倍

我们可以通过unsafe.Sizeof()函数获取任何实例的数据类型的宽度(32位OS):

var s string
var c complex128
fmt.Println(unsafe.Sizeof(s))    // prints 8
fmt.Println(unsafe.Sizeof(c))    // prints 16

  string本质是个结构体,由 长度和数组 两个字段组成,长度 是 int 型 ,数组是指针型,各占 4 个字节

  复数类型 complex128 由两个 float64 组成,所以是 16字节

  数组的宽度是他元素类型宽度的整数倍

var a [3]uint32
fmt.Println(unsafe.Sizeof(a)) // prints 12

  结构体提供了定义组合类型的灵活方式,组合类型的宽度是字段宽度的和,然后再加上填充宽度(填充与操作系统有关,32位4对齐,64位8对齐)

type S struct {
        a uint16
        b uint32
}
var s S
fmt.Println(unsafe.Sizeof(s)) // prints 8, not 6

An empty struct

现在我们清楚的认识到空结构体的宽度是0,他占用了0字节的内存空间

var s struct{}
fmt.Println(unsafe.Sizeof(s)) // prints 0

  由于空结构体占用0字节,那么空结构体也不需要填充字节。所以空结构体组成的组合数据类型也不会占用内存空间

type S struct {
        A struct{}
        B struct{}
}
var s S
fmt.Println(unsafe.Sizeof(s)) // prints 0

What can you do with an empty struct

由于Go的正交性,空结构体可以像其他结构体一样正常使用。正常结构体拥有的属性,空结构体一样具有。

你可以定义一个空结构体组成的数组,当然这个切片不占用内存空间

var x [1000000000]struct{}
fmt.Println(unsafe.Sizeof(x)) // prints 0

  空结构体组成的切片的宽度只是切片类型的宽度(切片类型本质是个含有3个元素的结构体:数组指针,len,cap ),切片的长度也是类型的一部分,相同类型不同长度的切片是不同的类型

var x = make([]struct{}, 100)
fmt.Println(unsafe.Sizeof(x)) // prints 12 in the playground

  当然切片的内置子切片、长度和容量等属性依旧可以工作

var x = make([]struct{}, 100)
var y = x[:50]
fmt.Println(len(y), cap(y)) // prints 50 100

 可以对空结构体寻址,就像其他类型的实例一样

var a struct{}
var b = &a

  两个结构体变量的地址是可以比较的

var a, b struct{}
fmt.Println(&a == &b) // true

  空结构体的元素也具有一样的属性

a := make([]struct{}, 10)
b := make([]struct{}, 20)
fmt.Println(&a == &b)       // false, a and b are different slices
fmt.Println(&a[0] == &b[0]) // true, their backing arrays are the same

  为什么会这样?因为空结构体不包含位段,所以不存储数据。如果空结构体不包含数据,那么就没有办法说两个空结构体的值不相等,所以空结构体的值就这样相等了

a := struct{}{} // not the zero value, a real new struct{} instance
b := struct{}{}
fmt.Println(a == b) // true

struct{} as a method receiver

现在让我们展示一下空结构体如何像其他结构体工作,空结构体可以作为方法的接收者

type S struct{}

func (s *S) addr() { fmt.Printf("%p
", s) }

func main() {
        var a, b S
        a.addr() // 0x1beeb0
        b.addr() // 0x1beeb0
}

  在这篇文章中空结构体的地址是0x1beeb0,但是这个值可能随着Go版本的不同而发生变化

2. 不可比较的结构体类型

如何声明一个不可比较的结构体类型?

有时候我们不希望自己写的代码库中的某个结构体类型被用作映射(map)类型的键值类型,或者不希望此结构体类型的值被(使用==)比较。

这时,我们可以在此结构体类型中添加一个类型为不可比较类型的字段

再进行下一段之前,让我们理一下Go中什么类型为不可比较类型。一个不可比较类型是指此类型的值不能相互比较。在Go中,下列类型为不可比较类型:

切片类型

映射(map)类型

函数类型

元素类型为不可比较类型的数组类型

任一字段的类型为不可比较类型的结构体类型

所以,我们只需给一个结构体类型加一个类型为上述不可比较类型的字段,则此结构体类型也将成为一个不可比较类型。

更完美一点,我们可以用一个尺寸为零的不可比较类型做为此字段的类型,以防止此字段增大此结构体类型的尺寸。

比如,下面这个结构体类型T的字段dummy的类型为一个尺寸为零的不可比较类型[0]func(),从而使得结构体类型T不可比较并且没有因此而增大尺寸

type T struct {
  dummy        [0]func()
  AnotherField int
}

这里的数组类型[0]func()不可比较是因为它的元素类型func()不可比较,验证一下这个类型是否可以比较:

package main

type T struct {
  dummy        [0]func()
  AnotherField int
}

func main() {
  var x, y T
  println(x == y)
}

/*
$ go run main.go
# command-line-arguments
./main.go:10:12: invalid operation: x == y (struct containing [0]func() cannot be compared)
*/

3. 结构体初始化

package main
 
 import (
     "fmt"
 )
 
 type User struct {
     Id   int
     Name string
     Age  int
 }
 
 type Manger struct {
     User
     title string
 }
 
 func main() {
     m := Manger{User:User{1, "ok", 12}, title:"123"}  //可以
     m2 := Manger{User{1, "ok", 12}, "123"}  //可以
     m3 := Manger{User:User{Id:1, Name:"ok", Age:12}, title:"123"}  //可以
     
     fmt.Println(m)
     fmt.Println(m2)
     fmt.Println(m3)
     
 } 

4. 一个例子

package main

import (
    "fmt"
    "unsafe"
)


func main() {
    empStruct()
} 

//空结构体的实例和作用
func empStruct(){
    //空结构体的特点:1、不占用内存;2、地址不变
    var s struct{}
    var s1 struct{}
    fmt.Println("空结构体占用内存的情况:",unsafe.Sizeof(s))
    fmt.Printf("空结构体指针指向情况:s = %p, s1 = %p,两个指针的比较结果:%v",&s,&s1,&s==&s1)
    strChan := make(chan string,3)
    signChan := make(chan struct{},1)  //接收数据信号
    signChan1 := make(chan struct{},2) //操作完成信号

    go func(){
        // 用来接收信息
        <- signChan  //阻塞协程,直到signChan接收到值
        for value := range strChan{
            fmt.Println("接收到值为:",value)
        }
        signChan1 <- struct{}{}
    }()

    go func(){
        // 模拟发送数据
        for index,value := range []string{"1","2","3"}{
            fmt.Println("发送数据:",value)
            strChan <- value
            if index==2{
                signChan <- struct{}{} 
            }
        }
        close(strChan)
        signChan1 <- struct{}{}
    }()

    fmt.Println("等待上面连个协程运行结束")
    <- signChan1  
    <- signChan1  //阻塞,直到上面两个协程完成
}
  • 输出结果
===================空结构体测试=============
空结构体占用内存的情况: 0
空结构体指针指向情况:s = 0x58ccd8, s1 = 0x58ccd8,两个指针的比较结果:true等待上面连个协程运行结束
发送数据: 1
发送数据: 2
发送数据: 3
接收到值为: 1
接收到值为: 2
接收到值为: 3

  总结

  • 空结构体的特点
    • 不占用内存
    • 地址不变
  • 空结构体作用
    • 建议用于传递信号的通道,因为不占用内存

转自:https://www.cnblogs.com/MyUniverse/category/1483284.html

原文地址:https://www.cnblogs.com/yorkyang/p/12072019.html