Go では、struct はデータの定義とカプセル化に使用される集約型です。異なるタイプのフィールドを組み合わせることができます。構(gòu)造體は、他の言語のクラスと同様のカスタム データ型と見なされますが、継承はサポートされていません。メソッドは、特定の型 (多くの場合、構(gòu)造體) に関連付けられた関數(shù)であり、その型のインスタンスを使用して呼び出すことができます。

構(gòu)造體の定義と初期化

構(gòu)造體の定義

構(gòu)造體は、type キーワードと struct キーワードを使用して定義されます。単純な構(gòu)造體定義の例を次に示します。

type User struct {
  Username    string
  Email       string
  SignInCount int
  IsActive    bool
}

構(gòu)造體の初期化

構(gòu)造體はさまざまな方法で初期化できます。

フィールド名による初期化

user1 := User{
  Username:    "alice",
  Email:       "alice@example.com",
  SignInCount: 1,
  IsActive:    true,
}

デフォルト値で初期化する

一部のフィールドが指定されていない場合、それらはそれぞれのタイプのゼロ値に初期化されます。

user2 := User{
  Username: "bob",
}

この例では、Email は空の文字列 ("")、SignInCount は 0、IsActive は false に初期化されます。

ポインタによる初期化

構(gòu)造體はポインターを使用して初期化することもできます。

user3 := &User{
  Username: "charlie",
  Email:    "charlie@example.com",
}

構(gòu)造體のメソッドと動作

Go では、構(gòu)造體はデータを保存するためだけでなく、構(gòu)造體に対してメソッドを定義することもできます。これにより、構(gòu)造體はデータに関連する動作をカプセル化できるようになります。以下に、構(gòu)造體のメソッドと動作について詳しく説明します。

構(gòu)造體のメソッドの定義

メソッドはレシーバーを使用して定義されます。レシーバーはメソッドの最初のパラメーターであり、メソッドが屬するタイプを指定します。レシーバーは、値レシーバーまたはポインタ レシーバーのいずれかです。

バリューレシーバー

値レシーバーは、メソッドが呼び出されたときに構(gòu)造體のコピーを作成するため、フィールドを変更しても元の構(gòu)造體には影響しません。

type User struct {
  Username string
  Email    string
}

func (u User) PrintInfo() {
  fmt.Printf("Username: %s, Email: %s\n", u.Username, u.Email)
}

ポインターレシーバー

ポインター レシーバーを使用すると、メソッドで元の構(gòu)造體フィールドを直接変更できます。

func (u *User) UpdateEmail(newEmail string) {
  u.Email = newEmail
}

メソッドセット

Go では、構(gòu)造體のすべてのメソッドがそのメソッド セットを形成します。値レシーバーに設(shè)定されたメソッドには、値レシーバーを持つすべてのメソッドが含まれますが、ポインター レシーバーに設(shè)定されたメソッドには、ポインターと値レシーバーの両方を持つすべてのメソッドが含まれます。

インターフェイスと構(gòu)造體メソッド

構(gòu)造體メソッドは、多態(tài)性を?qū)g現(xiàn)するためにインターフェイスとともによく使用されます。インターフェイスを定義するときは、構(gòu)造體が実裝する必要があるメソッドを指定します。

type UserInfo interface {
  PrintInfo()
}

// User implements the UserInfo interface
func (u User) PrintInfo() {
  fmt.Printf("Username: %s, Email: %s\n", u.Username, u.Email)
}

func ShowInfo(ui UserInfo) {
  ui.PrintInfo()
}

構(gòu)造體のメモリアライメント

Go では、アクセス効率を向上させるために構(gòu)造體のメモリ アラインメントが設(shè)計されています。さまざまなデータ型には特定のアライメント要件があり、コンパイラはこれらの要件を満たすために構(gòu)造體フィールド間にパディング バイトを挿入する場合があります。

メモリアライメントとは何ですか?

メモリのアラインメントとは、メモリ內(nèi)のデータが特定の値の倍數(shù)のアドレスに配置される必要があることを意味します。データ型のサイズによって、そのアライメント要件が決まります。たとえば、int32 では 4 バイトへのアライメントが必要で、int64 では 8 バイトへのアライメントが必要です。

なぜメモリアライメントが必要なのでしょうか?

CPU のパフォーマンスにとって、効率的なメモリ アクセスは重要です。変數(shù)が適切にアライメントされていない場合、CPU はデータの読み取りまたは書き込みに複數(shù)のメモリ アクセスを必要とし、パフォーマンスの低下につながる可能性があります。データを整列させることにより、コンパイラは効率的なメモリ アクセスを保証します。

構(gòu)造體のメモリアラインメントのルール

• フィールドのアライメント: 各フィールドのアドレスは、その型のアライメント要件を満たしている必要があります。コンパイラは、適切な位置合わせを確保するためにフィールド間にパディング バイトを挿入する場合があります。
• 構(gòu)造體のアライメント: 構(gòu)造體のサイズは、フィールド間の最大のアライメント要件の倍數(shù)である必要があります。

例:

type User struct {
  Username    string
  Email       string
  SignInCount int
  IsActive    bool
}

出力: 12

分析:

• a は int8 で、1 バイトを占有し、1 にアライメントされます。
• b は int32 であり、4 バイトへのアライメントが必要です。コンパイラは、a と b の間に 3 つのパディング バイトを挿入して、b のアドレスを 4 に揃えます。
• c は int8 で、1 バイトを必要としますが、構(gòu)造體の合計サイズは 4 の倍數(shù) (最大のアライメント要件) である必要があります。コンパイラは最後に 3 つのパディング バイトを追加します。

メモリアライメントの最適化

構(gòu)造體フィールドを再配置してパディングを最小限に抑え、メモリ使用量を削減できます。

user1 := User{
  Username:    "alice",
  Email:       "alice@example.com",
  SignInCount: 1,
  IsActive:    true,
}

出力: 8

この最適化されたバージョンでは、b が最初に配置され、4 バイトに配置されます。 a と c が連続して配置されるため、合計サイズは 8 バイトとなり、最適化されていないバージョンよりもコンパクトになります。

まとめ

• Go の構(gòu)造體フィールドは、アライメント要件に基づいてメモリが割り當(dāng)てられ、潛在的なパディングバイトも含まれます。
• フィールドの順序を調(diào)整すると、パディングを最小限に抑え、メモリ使用量を最適化できます。
• 構(gòu)造體の実際のメモリ サイズを決定するには、unsafe.Sizeof を使用します。

入れ子構(gòu)造と構(gòu)成

Go では、ネストされた構(gòu)造體と合成は、コードの再利用と複雑なデータの整理のための強(qiáng)力なツールです。ネストされた構(gòu)造體を使用すると、構(gòu)造體に別の構(gòu)造體をフィールドとして含めることができるため、複雑なデータ モデルを作成できます。一方、コンポジションでは、他の構(gòu)造體を含めることで新しい構(gòu)造體が作成され、コードの再利用が容易になります。

入れ子になった構(gòu)造體

ネストされた構(gòu)造體を使用すると、1 つの構(gòu)造體に別の構(gòu)造體をフィールドとして含めることができます。これにより、データ構(gòu)造がより柔軟で整理されたものになります。以下はネストされた構(gòu)造體の例です:

type User struct {
  Username    string
  Email       string
  SignInCount int
  IsActive    bool
}

構(gòu)造構(gòu)成

合成により、複數(shù)の構(gòu)造體を新しい構(gòu)造體に結(jié)合できるため、コードの再利用が可能になります。合成では、構(gòu)造體に他の複數(shù)の構(gòu)造體をフィールドとして含めることができます。これは、より複雑なモデルを構(gòu)築し、共通のフィールドやメソッドを共有するのに役立ちます。以下は構(gòu)造體の構(gòu)成例です:

user1 := User{
  Username:    "alice",
  Email:       "alice@example.com",
  SignInCount: 1,
  IsActive:    true,
}

ネストされた構(gòu)造體と構(gòu)成の違い

• ネストされた構(gòu)造體: 構(gòu)造體を結(jié)合するために使用されます。ある構(gòu)造體のフィールドの型は別の構(gòu)造體です。このアプローチは、階層関係を持つデータ モデルを記述するためによく使用されます。
• Composition: 構(gòu)造體に他の複數(shù)の構(gòu)造體のフィールドを含めることができます。このメソッドはコードの再利用を?qū)g現(xiàn)するために使用され、構(gòu)造體がより複雑な動作と屬性を持つことができるようになります。

まとめ

ネストされた構(gòu)造體と合成は、複雑なデータ構(gòu)造の整理と管理に役立つ Go の強(qiáng)力な機(jī)能です。データ モデルを設(shè)計するとき、ネストされた構(gòu)造體と構(gòu)成を適切に使用すると、コードがより明確になり、保守しやすくなります。

空の構(gòu)造體

Go の空の構(gòu)造體は、フィールドのない構(gòu)造體です。

サイズとメモリアドレス

空の構(gòu)造體はメモリのゼロバイトを占有します。ただし、そのメモリ アドレスは、狀況によっては等しい場合もあれば、等しくない場合もあります。メモリエスケープが発生すると、アドレスは等しく、runtime.zerobase.
を指します。

user2 := User{
  Username: "bob",
}

出力から、変數(shù) a、b、および zerobase は同じアドレスを共有し、すべてグローバル変數(shù) runtime.zerobase (runtime/malloc.go) を指しています。

脫出シナリオについて:

• 変數(shù) c と d はヒープにエスケープされます。それらのアドレスは 0x590d00 であり、等しい (true) と比較されます。
• 変數(shù) e と f は異なるアドレス (0xc00008ef47) を持ち、比較が等しくありません (false)。

この動作は Go では意図的なものです?？栅螛?gòu)造體変數(shù)がエスケープされない場合、それらのポインタは等しくありません。エスケープ後、ポインタは等しくなります。

空の構(gòu)造體を埋め込む場合のスペース計算

空の構(gòu)造體自體はスペースを占有しませんが、別の構(gòu)造體に埋め込まれると、その位置に応じてスペースを消費(fèi)する可能性があります。

• それが構(gòu)造體の唯一のフィールドである場合、構(gòu)造體はスペースを占有しません。
• それが 最初または中間フィールド である場合、スペースは占有されません。
• それが最後のフィールドの場合、前のフィールドと同じスペースを占有します。

user3 := &User{
  Username: "charlie",
  Email:    "charlie@example.com",
}

空の構(gòu)造體が配列またはスライスの要素である場合:

type User struct {
  Username string
  Email    string
}

func (u User) PrintInfo() {
  fmt.Printf("Username: %s, Email: %s\n", u.Username, u.Email)
}

アプリケーション

空の構(gòu)造體のサイズがゼロのプロパティにより、追加のメモリ オーバーヘッドなしでさまざまな目的に使用できます。

キーなしの構(gòu)造體の初期化を防止する

type User struct {
  Username    string
  Email       string
  SignInCount int
  IsActive    bool
}

セットデータ構(gòu)造の実裝

user1 := User{
  Username:    "alice",
  Email:       "alice@example.com",
  SignInCount: 1,
  IsActive:    true,
}

チャネルを介した信號伝送

場合によっては、チャネルを通じて送信されるデータの內(nèi)容は無関係で、信號としてのみ機(jī)能することがあります。たとえば、空の構(gòu)造體はセマフォ実裝で使用できます:

user2 := User{
  Username: "bob",
}

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