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golang 結(jié)構(gòu)體 字節(jié)對齊是怎么樣的
用golang解析二進制協(xié)議時,其實沒必要管結(jié)構(gòu)體的字段的對齊規(guī)則,何況語言規(guī)范也沒有規(guī)定如何對齊,也就是沒有規(guī)則。用encoding/binary.Read函數(shù)直接讀入struct里就行,struct就像c那樣寫
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type Data struct {
Size, MsgType uint16
Sequence uint32
// ...
}
golang編譯器加不加padding,Read都能正常工作,runtime知道Data的布局的,不像C直接做cast所以要知道怎樣對齊。
用unsafe.Alignof可以知道每個field的對齊長度,但沒必要用到。
package main
/*
#include stdint.h
#pragma pack(push, 1)
typedef struct {
uint16_t size;
uint16_t msgtype;
uint32_t sequnce;
uint8_t data1;
uint32_t data2;
uint16_t data3;
} mydata;
#pragma pack(pop)
mydata foo = {
1, 2, 3, 4, 5, 6,
};
int size() {
return sizeof(mydata);
}
*/
import "C"
import (
"bytes"
"encoding/binary"
"fmt"
"log"
"unsafe"
)
func main() {
bs := C.GoBytes(unsafe.Pointer(C.foo), C.size())
fmt.Printf("len %d data %v\n", len(bs), bs)
var data struct {
Size, Msytype uint16
Sequence uint32
Data1 uint8
Data2 uint32
Data3 uint16
}
err := binary.Read(bytes.NewReader(bs), binary.LittleEndian, data)
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
fmt.Printf("%v\n", data) // {1 2 3 4 5 6}
buf := new(bytes.Buffer)
binary.Write(buf, binary.BigEndian, data)
fmt.Printf("%d %v\n", buf.Len(), buf.Bytes()) // 15 [0 1 0 2 0 0 0 3 4 0 0 0 5 0 6]
}
Go 空結(jié)構(gòu)體 struct{} 的使用
struct是Go中的關鍵字,用于定義結(jié)構(gòu)類型。
例如:
struct {}是一個無元素的結(jié)構(gòu)體類型,通常在沒有信息存儲時使用。優(yōu)點是大小為0,不需要內(nèi)存來存儲struct {}類型的值。
struct {} {}是一個復合字面量,它構(gòu)造了一個struct {}類型的值,該值也是空。
go中可以使用 unsafe.Sizeof 計算出一個數(shù)據(jù)類型實例需要占用的字節(jié)數(shù)。我們驗證一下:
也就是說空結(jié)構(gòu)體實例不占用任何內(nèi)存空間。
Go 語言標準庫沒有提供 Set 的實現(xiàn),通常使用 map 來代替。事實上,對于集合來說,只需要 map 的鍵,而不需要值。
聲明為聲明為 map[string]struct{} ,由于struct{}是空,不關心內(nèi)容,這樣map便改造為set 。
map可以通過“comma ok”機制來獲取該key是否存在,例如 _, ok := map["key"] ,如果沒有對應的值,ok為false??梢酝ㄟ^定義成 map[string]struct{} 的形式,值不再占用內(nèi)存。其值僅有兩種狀態(tài),有或無。如果定義的是 map[string]bool ,則結(jié)果有true、false或沒有三種狀態(tài),而且即使是將值設置為 bool 類型,也會多占據(jù) 1 個字節(jié)。因此呢,將 map 作為集合(Set)使用時,可以將值類型定義為空結(jié)構(gòu)體,僅作為占位符使用即可。
基于channels發(fā)送消息有兩個重要方面:發(fā)了消息、發(fā)了什么消息。一個強調(diào)了通訊的發(fā)生,一個強調(diào)了通訊的內(nèi)容。當我們更希望強調(diào)通訊發(fā)生的時刻時,我們將它稱為 消息事件 。有些消息事件并不攜帶額外的信息,它僅僅是用作兩個goroutine之間的同步,這時候我們可以用 struct{} 空結(jié)構(gòu)體作為channels元素的類型。用來通知子協(xié)程(goroutine)執(zhí)行任務,或只用來控制協(xié)程并發(fā)度。
在部分場景下,結(jié)構(gòu)體只包含方法,不包含任何的字段。這時候我們就可以使用空結(jié)構(gòu)體。
其實,上面的calculateInt 可以是任何類型,如 type calculateInt bool ,但是struct{}不占用任何空間,邏輯上也更合理,因此還是它最好。
沒有類,C語言有結(jié)構(gòu)體,那么Go的結(jié)構(gòu)體有什么特別之處?
Go語言中沒有“類”的概念,也不支持“類”的繼承等面向?qū)ο蟮母拍睢o語言中通過結(jié)構(gòu)體的內(nèi)嵌再配合接口比面向?qū)ο缶哂懈叩臄U展性和靈活性。
自定義類型
在Go語言中有一些基本的數(shù)據(jù)類型,如string、整型、浮點型、布爾等數(shù)據(jù)類型, Go語言中可以使用type關鍵字來定義自定義類型。
自定義類型是定義了一個全新的類型。我們可以基于內(nèi)置的基本類型定義,也可以通過struct定義。例如:
通過Type關鍵字的定義,MyInt就是一種新的類型,它具有int的特性。
類型別名
類型別名是Go1.9版本添加的新功能。
類型別名規(guī)定:TypeAlias只是Type的別名,本質(zhì)上TypeAlias與Type是同一個類型。就像一個孩子小時候有小名、乳名,上學后用學名,英語老師又會給他起英文名,但這些名字都指的是他本人。
type TypeAlias = Type
我們之前見過的rune和byte就是類型別名,他們的定義如下:
類型定義和類型別名的區(qū)別
類型別名與類型定義表面上看只有一個等號的差異,我們通過下面的這段代碼來理解它們之間的區(qū)別。
結(jié)果顯示a的類型是main.NewInt,表示main包下定義的NewInt類型。b的類型是int。MyInt類型只會在代碼中存在,編譯完成時并不會有MyInt類型。
Go語言中的基礎數(shù)據(jù)類型可以表示一些事物的基本屬性,但是當我們想表達一個事物的全部或部分屬性時,這時候再用單一的基本數(shù)據(jù)類型明顯就無法滿足需求了,Go語言提供了一種自定義數(shù)據(jù)類型,可以封裝多個基本數(shù)據(jù)類型,這種數(shù)據(jù)類型叫結(jié)構(gòu)體,英文名稱struct。 也就是我們可以通過struct來定義自己的類型了。
Go語言中通過struct來實現(xiàn)面向?qū)ο蟆?/p>
結(jié)構(gòu)體的定義
使用type和struct關鍵字來定義結(jié)構(gòu)體,具體代碼格式如下:
其中:
舉個例子,我們定義一個Person(人)結(jié)構(gòu)體,代碼如下:
同樣類型的字段也可以寫在一行,
這樣我們就擁有了一個person的自定義類型,它有name、city、age三個字段,分別表示姓名、城市和年齡。這樣我們使用這個person結(jié)構(gòu)體就能夠很方便的在程序中表示和存儲人信息了。
語言內(nèi)置的基礎數(shù)據(jù)類型是用來描述一個值的,而結(jié)構(gòu)體是用來描述一組值的。比如一個人有名字、年齡和居住城市等,本質(zhì)上是一種聚合型的數(shù)據(jù)類型
結(jié)構(gòu)體實例化
只有當結(jié)構(gòu)體實例化時,才會真正地分配內(nèi)存。也就是必須實例化后才能使用結(jié)構(gòu)體的字段。
基本實例化
舉個例子:
我們通過.來訪問結(jié)構(gòu)體的字段(成員變量),例如p1.name和p1.age等。
匿名結(jié)構(gòu)體
在定義一些臨時數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等場景下還可以使用匿名結(jié)構(gòu)體。
創(chuàng)建指針類型結(jié)構(gòu)體
我們還可以通過使用new關鍵字對結(jié)構(gòu)體進行實例化,得到的是結(jié)構(gòu)體的地址。 格式如下:
從打印的結(jié)果中我們可以看出p2是一個結(jié)構(gòu)體指針。
需要注意的是在Go語言中支持對結(jié)構(gòu)體指針直接使用.來訪問結(jié)構(gòu)體的成員。
取結(jié)構(gòu)體的地址實例化
使用對結(jié)構(gòu)體進行取地址操作相當于對該結(jié)構(gòu)體類型進行了一次new實例化操作。
p3.name = "七米"其實在底層是(*p3).name = "七米",這是Go語言幫我們實現(xiàn)的語法糖。
結(jié)構(gòu)體初始化
沒有初始化的結(jié)構(gòu)體,其成員變量都是對應其類型的零值。
使用鍵值對初始化
使用鍵值對對結(jié)構(gòu)體進行初始化時,鍵對應結(jié)構(gòu)體的字段,值對應該字段的初始值。
也可以對結(jié)構(gòu)體指針進行鍵值對初始化,例如:
當某些字段沒有初始值的時候,該字段可以不寫。此時,沒有指定初始值的字段的值就是該字段類型的零值。
使用值的列表初始化
初始化結(jié)構(gòu)體的時候可以簡寫,也就是初始化的時候不寫鍵,直接寫值:
使用這種格式初始化時,需要注意:
結(jié)構(gòu)體內(nèi)存布局
結(jié)構(gòu)體占用一塊連續(xù)的內(nèi)存。
輸出:
【進階知識點】關于Go語言中的內(nèi)存對齊推薦閱讀:在 Go 中恰到好處的內(nèi)存對齊
面試題
請問下面代碼的執(zhí)行結(jié)果是什么?
構(gòu)造函數(shù)
Go語言的結(jié)構(gòu)體沒有構(gòu)造函數(shù),我們可以自己實現(xiàn)。 例如,下方的代碼就實現(xiàn)了一個person的構(gòu)造函數(shù)。 因為struct是值類型,如果結(jié)構(gòu)體比較復雜的話,值拷貝性能開銷會比較大,所以該構(gòu)造函數(shù)返回的是結(jié)構(gòu)體指針類型。
調(diào)用構(gòu)造函數(shù)
方法和接收者
Go語言中的方法(Method)是一種作用于特定類型變量的函數(shù)。這種特定類型變量叫做接收者(Receiver)。接收者的概念就類似于其他語言中的this或者 self。
方法的定義格式如下:
其中,
舉個例子:
方法與函數(shù)的區(qū)別是,函數(shù)不屬于任何類型,方法屬于特定的類型。
指針類型的接收者
指針類型的接收者由一個結(jié)構(gòu)體的指針組成,由于指針的特性,調(diào)用方法時修改接收者指針的任意成員變量,在方法結(jié)束后,修改都是有效的。這種方式就十分接近于其他語言中面向?qū)ο笾械膖his或者self。 例如我們?yōu)镻erson添加一個SetAge方法,來修改實例變量的年齡。
調(diào)用該方法:
值類型的接收者
當方法作用于值類型接收者時,Go語言會在代碼運行時將接收者的值復制一份。在值類型接收者的方法中可以獲取接收者的成員值,但修改操作只是針對副本,無法修改接收者變量本身。
什么時候應該使用指針類型接收者
任意類型添加方法
在Go語言中,接收者的類型可以是任何類型,不僅僅是結(jié)構(gòu)體,任何類型都可以擁有方法。 舉個例子,我們基于內(nèi)置的int類型使用type關鍵字可以定義新的自定義類型,然后為我們的自定義類型添加方法。
注意事項: 非本地類型不能定義方法,也就是說我們不能給別的包的類型定義方法。
結(jié)構(gòu)體的匿名字段
匿名字段默認采用類型名作為字段名,結(jié)構(gòu)體要求字段名稱必須唯一,因此一個結(jié)構(gòu)體中同種類型的匿名字段只能有一個。
嵌套結(jié)構(gòu)體
一個結(jié)構(gòu)體中可以嵌套包含另一個結(jié)構(gòu)體或結(jié)構(gòu)體指針。
嵌套匿名結(jié)構(gòu)體
當訪問結(jié)構(gòu)體成員時會先在結(jié)構(gòu)體中查找該字段,找不到再去匿名結(jié)構(gòu)體中查找。
嵌套結(jié)構(gòu)體的字段名沖突
嵌套結(jié)構(gòu)體內(nèi)部可能存在相同的字段名。這個時候為了避免歧義需要指定具體的內(nèi)嵌結(jié)構(gòu)體的字段。
結(jié)構(gòu)體的“繼承”
Go語言中使用結(jié)構(gòu)體也可以實現(xiàn)其他編程語言中面向?qū)ο蟮睦^承。
結(jié)構(gòu)體字段的可見性
結(jié)構(gòu)體中字段大寫開頭表示可公開訪問,小寫表示私有(僅在定義當前結(jié)構(gòu)體的包中可訪問)。
結(jié)構(gòu)體與JSON序列化
JSON(JavaScript Object Notation) 是一種輕量級的數(shù)據(jù)交換格式。易于人閱讀和編寫。同時也易于機器解析和生成。JSON鍵值對是用來保存JS對象的一種方式,鍵/值對組合中的鍵名寫在前面并用雙引號""包裹,使用冒號:分隔,然后緊接著值;多個鍵值之間使用英文,分隔。
結(jié)構(gòu)體標簽(Tag)
Tag是結(jié)構(gòu)體的元信息,可以在運行的時候通過反射的機制讀取出來。 Tag在結(jié)構(gòu)體字段的后方定義,由一對反引號包裹起來,具體的格式如下:
`key1:"value1" key2:"value2"`
結(jié)構(gòu)體標簽由一個或多個鍵值對組成。鍵與值使用冒號分隔,值用雙引號括起來。鍵值對之間使用一個空格分隔。 注意事項: 為結(jié)構(gòu)體編寫Tag時,必須嚴格遵守鍵值對的規(guī)則。結(jié)構(gòu)體標簽的解析代碼的容錯能力很差,一旦格式寫錯,編譯和運行時都不會提示任何錯誤,通過反射也無法正確取值。例如不要在key和value之間添加空格。
例如我們?yōu)镾tudent結(jié)構(gòu)體的每個字段定義json序列化時使用的Tag:
Golang復制結(jié)構(gòu)體
Golang中復制結(jié)構(gòu)體,可以使用賦值語句
執(zhí)行結(jié)果
可以看出,roger跟mydog在內(nèi)存中的地址不同。并且對mydog修改屬性,對roger沒有影響。
但是注意,這里的Dog結(jié)構(gòu)體中的屬性,都是值類型。如果是 引用類型 的話,復制的是 指針 ,而不是具體的值。所以通過賦值語句對結(jié)構(gòu)體的拷貝,是 淺拷貝 。如需對引用類型屬性進行深拷貝,可以通過手動創(chuàng)建的方式,或者使用實現(xiàn)了deepcopy功能的第三方包
講講go語言的結(jié)構(gòu)體
作為C語言家族的一員,go和c一樣也支持結(jié)構(gòu)體??梢灶惐扔趈ava的一個POJO。
在學習定義結(jié)構(gòu)體之前,先學習下定義一個新類型。
新類型 T1 是基于 Go 原生類型 int 定義的新自定義類型,而新類型 T2 則是 基于剛剛定義的類型 T1,定義的新類型。
這里要引入一個底層類型的概念。
如果一個新類型是基于某個 Go 原生類型定義的, 那么我們就叫 Go 原生類型為新類型的底層類型
在上面的例子中,int就是T1的底層類型。
但是T1不是T2的底層類型,只有原生類型才可以作為底層類型,所以T2的底層類型還是int
底層類型是很重要的,因為對兩個變量進行顯式的類型轉(zhuǎn)換,只有底層類型相同的變量間才能相互轉(zhuǎn)換。底層類型是判斷兩個類型本質(zhì)上是否相同的根本。
這種類型定義方式通常用在 項目的漸進式重構(gòu),還有對已有包的二次封裝方面
類型別名表示新類型和原類型完全等價,實際上就是同一種類型。只不過名字不同而已。
一般我們都是定義一個有名的結(jié)構(gòu)體。
字段名的大小寫決定了字段是否包外可用。只有大寫的字段可以被包外引用。
還有一個點提一下
如果換行來寫
Age: 66,后面這個都好不能省略
還有一個點,觀察e3的賦值
new返回的是一個指針。然后指針可以直接點號賦值。這說明go默認進行了取值操作
e3.Age 等價于 (*e3).Age
如上定義了一個空的結(jié)構(gòu)體Empty。打印了元素e的內(nèi)存大小是0。
有什么用呢?
基于空結(jié)構(gòu)體類型內(nèi)存零開銷這樣的特性,我們在日常 Go 開發(fā)中會經(jīng)常使用空 結(jié)構(gòu)體類型元素,作為一種“事件”信息進行 Goroutine 之間的通信
這種以空結(jié)構(gòu)體為元素類建立的 channel,是目前能實現(xiàn)的、內(nèi)存占用最小的 Goroutine 間通信方式。
這種形式需要說的是幾個語法糖。
語法糖1:
對于結(jié)構(gòu)體字段,可以省略字段名,只寫結(jié)構(gòu)體名。默認字段名就是結(jié)構(gòu)體名
這種方式稱為 嵌入字段
語法糖2:
如果是以嵌入字段形式寫的結(jié)構(gòu)體
可以省略嵌入的Reader字段,而直接訪問ReaderName
此時book是一個各個屬性全是對應類型零值的一個實例。不是nil。這種情況在Go中稱為零值可用。不像java會導致npe
結(jié)構(gòu)體定義時可以在字段后面追加標簽說明。
tag的格式為反單引號
tag的作用是可以使用[反射]來檢視字段的標簽信息。
具體的作用還要看使用的場景。
比如這里的tag是為了幫助 encoding/json 標準包在解析對象時可以利用的規(guī)則。比如omitempty表示該字段沒有值就不打印出來。
本文題目:go語言結(jié)構(gòu)體的正確方法,go 結(jié)構(gòu)
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