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