在Go中，struct是一種聚合類型，用於定義和封裝資料。它允許組合不同類型的字段。結(jié)構(gòu)體可以看作是類似於其他語言中的類別的自訂資料類型，但它們不支援繼承。方法是與特定類型（通常是結(jié)構(gòu)體）關(guān)聯(lián)的函數(shù)，可以使用該類型的實例進行呼叫。

定義和初始化結(jié)構(gòu)

定義結(jié)構(gòu)體

結(jié)構(gòu)體是使用 type 和 struct 關(guān)鍵字定義的。這是一個簡單結(jié)構(gòu)定義的範(fàn)例：

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

初始化結(jié)構(gòu)體

結(jié)構(gòu)體可以透過多種方式初始化。

使用欄位名稱初始化

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

使用預(yù)設(shè)值初始化

如果未指定某些字段，它們將被初始化為對應(yīng)類型的零值。

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

在此範(fàn)例中，Email 將初始化為空字串 ("")，SignInCount 為 0，IsActive 為 false。

用指針初始化

結(jié)構(gòu)體也可以使用指標(biāo)來初始化。

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

結(jié)構(gòu)的方法和行為

在 Go 中，結(jié)構(gòu)體不僅用於儲存數(shù)據(jù)，還可以為其定義方法。這使得結(jié)構(gòu)能夠封裝與其資料相關(guān)的行為。以下是結(jié)構(gòu)體方法和行為的詳細(xì)解釋。

定義結(jié)構(gòu)體的方法

方法是使用接收器定義的，接收器是方法的第一個參數(shù)，指定方法所屬的型別。接收器可以是值接收器或指標(biāo)接收器。

價值接收者

值接收者在呼叫方法時建立結(jié)構(gòu)的副本，因此對欄位的修改不會影響原始結(jié)構(gòu)。

type User struct {
  Username string
  Email    string
}

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

指標(biāo)接收器

指標(biāo)接收器允許方法直接修改原始結(jié)構(gòu)體欄位。

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

方法集

在 Go 中，結(jié)構(gòu)體的所有方法構(gòu)成其方法集。為值接收器設(shè)定的方法包括所有具有值接收器的方法，而為指標(biāo)接收器設(shè)定的方法包括所有同時具有指標(biāo)和值接收器的方法。

介面和結(jié)構(gòu)方法

結(jié)構(gòu)體方法經(jīng)常與介面一起使用來實現(xiàn)多態(tài)性。定義介面時，您指定結(jié)構(gòu)必須實作的方法。

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()
}

結(jié)構(gòu)中的記憶體對齊

在Go中，結(jié)構(gòu)體的記憶體對齊是為了提高存取效率而設(shè)計的。不同的資料類型有特定的對齊要求，編譯器可能會在結(jié)構(gòu)體欄位之間插入填充位元組來滿足這些要求。

什麼是記憶體對齊？

記憶體對齊意味著記憶體中的資料必須位於特定值的倍數(shù)的位址處。資料類型的大小決定了其對齊要求。例如int32需要對齊到4個位元組，int64需要對齊到8個位元組。

為什麼需要記憶體對齊？

高效的記憶體存取對於 CPU 效能至關(guān)重要。如果變數(shù)未正確對齊，CPU 可能需要多次記憶體存取來讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)，從而導(dǎo)致效能下降。透過對齊數(shù)據(jù)，編譯器確保高效的記憶體存取。

結(jié)構(gòu)體記憶體對齊規(guī)則

• 欄位對齊：每個欄位的位址必須滿足其類型的對齊要求。編譯器可能會在欄位之間插入填充位元組以確保正確對齊。
• 結(jié)構(gòu)體對齊：結(jié)構(gòu)體的大小必須是其欄位中最大對齊要求的倍數(shù)。

範(fàn)例：

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

輸出：12

分析：

• a為int8，佔用1位元組，與1對齊。
• b 是 int32，需要對齊到 4 個位元組。編譯器在 a 和 b 之間插入 3 個填充字節(jié)，將 b 的位址與 4 對齊。
• c 是 int8，需要 1 個位元組，但結(jié)構(gòu)體的總大小必須是 4 的倍數(shù)（最大對齊要求）。編譯器在末尾添加 3 個填充位元組。

優(yōu)化記憶體對齊

您可以重新排列結(jié)構(gòu)體欄位以最小化填充並減少記憶體使用。

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

輸出：8

在這個最佳化版本中，b 被放置在前面，將其對齊到 4 個位元組。 a和c連續(xù)放置，使得總大小為8位元組，比未最佳化的版本更緊湊。

概括

• Go 中的結(jié)構(gòu)體欄位根據(jù)其對齊要求分配內(nèi)存，並具有潛在的填充位元組。
• 調(diào)整欄位順序可以最小化填充並優(yōu)化記憶體使用。
• 使用 unsafe.Sizeof 來決定結(jié)構(gòu)體的實際記憶體大小。

嵌套結(jié)構(gòu)和組合

在 Go 中，巢狀結(jié)構(gòu)和組合是程式碼重用和組織複雜資料的強大工具。嵌套結(jié)構(gòu)允許一個結(jié)構(gòu)包含另一個結(jié)構(gòu)作為字段，從而能夠創(chuàng)建複雜的資料模型。另一方面，組合透過包含其他結(jié)構(gòu)來創(chuàng)建新結(jié)構(gòu)，從而促進程式碼重用。

嵌套結(jié)構(gòu)

巢狀結(jié)構(gòu)使一個結(jié)構(gòu)可以包含另一個結(jié)構(gòu)作為欄位。這使得資料結(jié)構(gòu)更加靈活和有組織。這是巢狀結(jié)構(gòu)的範(fàn)例：

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

結(jié)構(gòu)組成

組合允許將多個結(jié)構(gòu)組合成一個新的結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)程式碼重用。在組合中，一個結(jié)構(gòu)體可以包含多個其他結(jié)構(gòu)體作為欄位。這有助於建立更複雜的模型並共享公共欄位或方法。這是結(jié)構(gòu)體組合的範(fàn)例：

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

嵌套結(jié)構(gòu)和組合之間的差異

• 巢狀結(jié)構(gòu)：用於將結(jié)構(gòu)組合在一起，其中一個結(jié)構(gòu)中的欄位類型是另一個結(jié)構(gòu)。這種方法通常用於描述具有層次關(guān)係的資料模型。
• 組合：允許結(jié)構(gòu)包含來自多個其他結(jié)構(gòu)的欄位。此方法用於實作程式碼重用，使結(jié)構(gòu)體具有更複雜的行為和屬性。

概括

巢狀結(jié)構(gòu)和組合是 Go 中的強大功能，有助於組織和管理複雜的資料結(jié)構(gòu)。在設(shè)計資料模型時，適當(dāng)?shù)厥褂们短捉Y(jié)構(gòu)和組合可以讓你的程式碼更清晰、更易於維護。

空結(jié)構(gòu)

Go 中的空結(jié)構(gòu)體是沒有場的結(jié)構(gòu)體。

大小和記憶體地址

空結(jié)構(gòu)佔用零位元組記憶體。然而，在不同的情況下，其記憶體位址可能相等也可能不相等。當(dāng)發(fā)生記憶體逃脫時，位址相等，指向runtime.zerobase。

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

從輸出來看，變數(shù)a、b和zerobase共用相同的位址，都指向全域變數(shù)runtime.zerobase (runtime/malloc.go)。

關(guān)於逃脫場景：

• 變數(shù) c 和 d 逃逸到堆中。它們的位址是 0x590d00，它們比較相等（true）。
• 變數(shù) e 和 f 有不同的位址 (0xc00008ef47) 且比較不相等 (false)。

這種行為在 Go 中是故意的。當(dāng)空結(jié)構(gòu)變數(shù)不轉(zhuǎn)義時，它們的指標(biāo)不相等。轉(zhuǎn)義後，指針變得相等。

嵌入空結(jié)構(gòu)時的空間計算

空結(jié)構(gòu)本身不佔空間，但是當(dāng)嵌入到另一個結(jié)構(gòu)中時，它可能會消耗空間，具體取決於其位置：

• 當(dāng)它是結(jié)構(gòu)體中的唯一欄位時，該結(jié)構(gòu)體不佔用空間。
• 當(dāng)它是第一或中間欄位時，它不佔用空間。
• 當(dāng)它是最後一個欄位時，它所佔用的空間與前一個欄位相等。

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

當(dāng)空結(jié)構(gòu)是陣列或切片的元素時：

type User struct {
  Username string
  Email    string
}

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

應(yīng)用領(lǐng)域

空結(jié)構(gòu)的零大小屬性允許它們用於各種目的，而無需額外的記憶體開銷。

防止未加密的結(jié)構(gòu)初始化

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

實作集合資料結(jié)構(gòu)

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

透過通道傳輸訊號

有時，透過通道傳輸?shù)馁Y料內(nèi)容是無關(guān)的，僅作為訊號。例如，空結(jié)構(gòu)可以在信號量實作中使用：

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

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