在 golang 中优化数据结构/字对齐填充

Question

与我在 C++ 中学到的类似，我相信填充会导致两个结构的实例大小不同。

type Foo struct {
    w byte //1 byte
    x byte //1 byte
    y uint64 //8 bytes
}
type Bar struct {
    x byte //1 byte
    y uint64 //8 bytes
    w byte// 1 byte
}
func main() {
    fmt.Println(runtime.GOARCH)
    newFoo := new(Foo)
    fmt.Println(unsafe.Sizeof(*newFoo))
    newBar := new(Bar)
    fmt.Println(unsafe.Sizeof(*newBar))
}

输出：

amd64
16
24

• 在定义结构成员时是否有经验法则可以遵循？ （如类型大小的升序/降序）
• 是否有我们可以通过的编译时优化，可以自动解决这个问题？
• 或者我根本不应该担心这个？

Answer 1

或者我根本不应该担心这个？

是的，你应该这样做。
这也称为mechanical sympathy（参见Go Time podcast episode），因此它还取决于您正在编译的硬件架构。

如图所示：

• “The day byte alignment came back to bite me”（2014 年 1 月）
• “On the memory alignment of Go slice values”（2016 年 7 月）

Go 切片中的值是 16 字节对齐的。它们不是 32 字节对齐的。
Go 指针是字节对齐的。

Answer 2

这取决于您正在开发的应用程序类型以及这些结构的使用情况。如果应用程序需要满足一些内存/性能标准，您肯定应该关心内存对齐和填充，但不仅如此 - 有一篇很好的文章 https://www.usenix.org/legacy/publications/library/proceedings/als00/2000papers/papers/full_papers/sears/sears_html/index.html 强调了最佳 CPU 缓存使用的主题以及结构布局和性能之间的相关性。它突出了缓存行对齐、错误共享等。

还有一个不错的 golang 工具 https://github.com/1pkg/gopium 可以帮助自动化这些优化，看看吧！

Answer 3

目前没有编译时优化；这些值在 x64 上填充为 8 个字节。

您可以手动排列结构以优化空间利用；通常是从较大的类型变为较小的类型；例如 8 个连续的字节字段，将只使用 8 个字节，但单个字节将被填充到 8 字节对齐，请考虑：https://play.golang.org/p/0qsgpuAHHp

package main

import (
    "fmt"
    "unsafe"
)

type Compact struct {
    a, b                   uint64
    c, d, e, f, g, h, i, j byte
}

// Larger memory footprint than "Compact" - but less fields!
type Inefficient struct {
    a uint64
    b byte
    c uint64
    d byte
}

func main() {
    newCompact := new(Compact)
    fmt.Println(unsafe.Sizeof(*newCompact))
    newInefficient := new(Inefficient)
    fmt.Println(unsafe.Sizeof(*newInefficient))
}

如果您考虑到这一点；您可以优化结构的内存占用。