Go的内存对齐

一、基础数据类型占用内存

unsafe.Sizeof()

类型	字节数
bool	1
string	2 * 计算机字长/8 (64位16个字节，32位8个字节)
int、uint、uintptr	计算机字长/8 (64位8个字节，32位4个字节)
*T, map, func, chan	计算机字长/8 (64位8个字节，32位4个字节)
intN, uintN, floatN, complexN	N/8个字节（int32是4个字节，float64是8个字节）
interface	2 * 计算机字长/8 (64位16个字节，32位8个字节)
[]T	3 * 计算机字长/8 (64位24个字节，32位12个字节)

二、什么是内存对齐

各种类型数据按照一定的规则在空间上排列，而不是顺序的一个接一个的排放，这就是对齐

三、为什么需要内存对齐

• 不同硬件平台的cpu读取内存方式具有差异性，内存对其可以帮助代码的平台移植性
• cpu访问内存不是一个个字节去读取的，而是以字长为单位去读取的，32位操作系统是4个字节，64位操作系统是8个字节，如果没有对齐内存，会导致一个变量可能需要多次读取才能获得完整数据，不利于原子性处理

四、结构体对齐过程

对齐系数 = min(计算机字长/8，unsafe.Sizeof(x))
对于任意类型的变量 x ，unsafe.Alignof(x) 至少为 1;
对于 struct 结构体类型的变量 x，计算 x 每一个字段 f 的 unsafe.Alignof(x.f)，unsafe.Alignof(x) 等于其中的最大值;
对于 array 数组类型的变量 x，unsafe.Alignof(x) 等于构成数组的元素类型的对齐倍数。

func main() {
	fmt.Println(unsafe.Sizeof(MemStruct{}), unsafe.Alignof(MemStruct{})) //8 4
	fmt.Println(unsafe.Sizeof(MemStruct1{}), unsafe.Alignof(MemStruct1{})) //12 4
	fmt.Println(unsafe.Sizeof(MemStruct2{}), unsafe.Alignof(MemStruct2{})) //24 8
}

type MemStruct struct {
	b   bool  // 1
	i8  int8  // 1
	i16 int16 // 2
	i32 int32 // 4
}

type MemStruct1 struct {
	b   bool  // 1
	i32 int32 // 4
	i8  int8  // 1
}

type MemStruct2 struct {
	b   bool  // 1
	i8  int8  // 1
	i64 int64 // 8
}

S1 明显占用的内存更少。让我们来分析一下，S1 和 S2 的对齐系数都等于其子字段 int16 的对齐系数，也就是 4。对于S1，经过内存对齐，它们在内存中的布局是这样的：

对于 S1:

• i8 是第一个字段，默认已经对齐，从 0 开始占据 1 个字节；
• i16 是第二个字段，对齐系数为 2，因此，必须填充 1 个字节，其偏移量才是 2 的倍数，从 2 开始占据 2 字节；
• i32 是第三个字段，对齐系数为 4，此时，内存已经是对齐的，从第 4 开始占据 4 字节即可；

因此 S1 在内存占用了 8 个字节，浪费了 1 个字节。

对于 S2：

• i8 是第一个字段，默认已经对齐，从 0 开始占据 1 个字节；
• i32 是第二个字段，对齐系数为 4，因此，必须填充 3 个字节，其偏移量才是 4 的倍数，从第 4 开始占据 4 字节；
• i16 是第三个字段，对齐系数为 2，此时，内存已经是对齐的，从第 8 开始占据 2 字节即可。

因此 S2 在内存占用了 12 个字节，浪费了 5 个字节。