下面由golang教程欄目給大家介紹用 Go struct 不能犯的一個(gè)低級(jí)錯(cuò)誤,希望對(duì)需要的朋友有所幫助!
用 Go struct 不能犯的一個(gè)低級(jí)錯(cuò)誤!
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大家好,我是煎魚(yú)。
前段時(shí)間我分享了 《手撕 Go 面試官:Go 結(jié)構(gòu)體是否可以比較,為什么?》的文章,把基本 Go struct 的比較依據(jù)研究了一番。這不,最近有一位讀者,遇到了一個(gè)關(guān)于 struct 的新問(wèn)題,不得解。
大家一起來(lái)看看,建議大家在看到代碼例子后先思考一下答案,再往下看。
獨(dú)立思考很重要。
疑惑的例子
其給出的例子一如下:
type People struct {} func main() { a := &People{} b := &People{} fmt.Println(a == b) }
你認(rèn)為輸出結(jié)果是什么呢?
輸出結(jié)果是:false。
再稍加改造一下,例子二如下:
type People struct {} func main() { a := &People{} b := &People{} fmt.Printf("%pn", a) fmt.Printf("%pn", b) fmt.Println(a == b) }
輸出結(jié)果是:true。
他的問(wèn)題是 "為什么第一個(gè)返回 false 第二個(gè)返回 true,是什么原因?qū)е碌?/strong>?
煎魚(yú)進(jìn)一步的精簡(jiǎn)這個(gè)例子,得到最小示例:
func main() { a := new(struct{}) b := new(struct{}) println(a, b, a == b) c := new(struct{}) d := new(struct{}) fmt.Println(c, d) println(c, d, c == d) }
輸出結(jié)果:
// a, b; a == b 0xc00005cf57 0xc00005cf57 false // c, d &{} &{} // c, d, c == d 0x118c370 0x118c370 true
第一段代碼的結(jié)果是 false,第二段的結(jié)果是 true,且可以看到內(nèi)存地址指向的完全一樣,也就是排除了輸出后變量?jī)?nèi)存指向改變導(dǎo)致的原因。
進(jìn)一步來(lái)看,似乎是 fmt.Print
方法導(dǎo)致的,但一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)里的輸出方法,會(huì)導(dǎo)致這種奇怪的問(wèn)題?
問(wèn)題剖析
如果之前有被這個(gè) “坑” 過(guò),或有看過(guò)源碼的同學(xué)。可能能夠快速的意識(shí)到,導(dǎo)致這個(gè)輸出是逃逸分析所致的結(jié)果。
我們對(duì)例子進(jìn)行逃逸分析:
// 源代碼結(jié)構(gòu) $ cat -n main.go 5 func main() { 6 a := new(struct{}) 7 b := new(struct{}) 8 println(a, b, a == b) 9 10 c := new(struct{}) 11 d := new(struct{}) 12 fmt.Println(c, d) 13 println(c, d, c == d) 14 } // 進(jìn)行逃逸分析 $ go run -gcflags="-m -l" main.go # command-line-arguments ./main.go:6:10: a does not escape ./main.go:7:10: b does not escape ./main.go:10:10: c escapes to heap ./main.go:11:10: d escapes to heap ./main.go:12:13: ... argument does not escape
通過(guò)分析可得知變量 a, b 均是分配在棧中,而變量 c, d 分配在堆中。
其關(guān)鍵原因是因?yàn)檎{(diào)用了 fmt.Println
方法,該方法內(nèi)部是涉及到大量的反射相關(guān)方法的調(diào)用,會(huì)造成逃逸行為,也就是分配到堆上。
為什么逃逸后相等
關(guān)注第一個(gè)細(xì)節(jié),就是 “為什么逃逸后,兩個(gè)空 struct 會(huì)是相等的?”。
這里主要與 Go runtime 的一個(gè)優(yōu)化細(xì)節(jié)有關(guān),如下:
// runtime/malloc.go var zerobase uintptr
變量 zerobase
是所有 0 字節(jié)分配的基礎(chǔ)地址。更進(jìn)一步來(lái)講,就是空(0字節(jié))的在進(jìn)行了逃逸分析后,往堆分配的都會(huì)指向 zerobase
這一個(gè)地址。
所以空 struct 在逃逸后本質(zhì)上指向了 zerobase
,其兩者比較就是相等的,返回了 true。
為什么沒(méi)逃逸不相等
關(guān)注第二個(gè)細(xì)節(jié),就是 “為什么沒(méi)逃逸前,兩個(gè)空 struct 比較不相等?”。
從 Go spec 來(lái)看,這是 Go 團(tuán)隊(duì)刻意而為之的設(shè)計(jì),不希望大家依賴這一個(gè)來(lái)做判斷依據(jù)。如下:
This is an intentional language choice to give implementations flexibility in how they handle pointers to zero-sized objects. If every pointer to a zero-sized object were required to be different, then each allocation of a zero-sized object would have to allocate at least one byte. If every pointer to a zero-sized object were required to be the same, it would be different to handle taking the address of a zero-sized field within a larger struct.
還說(shuō)了一句很經(jīng)典的,細(xì)品:
Pointers to distinct zero-size variables may or may not be equal.
另外空 struct 在實(shí)際使用中的場(chǎng)景是比較少的,常見(jiàn)的是:
- 設(shè)置 context,傳遞時(shí)作為 key 時(shí)用到。
- 設(shè)置空 struct 業(yè)務(wù)場(chǎng)景中臨時(shí)用到。
但業(yè)務(wù)場(chǎng)景的情況下,也大多數(shù)會(huì)隨著業(yè)務(wù)發(fā)展而不斷改變,假設(shè)有個(gè)遠(yuǎn)古時(shí)代的 Go 代碼,依賴了空 struct 的直接判斷,豈不是事故上身?
不可直接依賴
因此 Go 團(tuán)隊(duì)這番操作,與 Go map 的隨機(jī)性如出一轍,避免大家對(duì)這類邏輯的直接依賴,是值得思考的。
而在沒(méi)逃逸的場(chǎng)景下,兩個(gè)空 struct 的比較動(dòng)作,你以為是真的在比較。實(shí)際上已經(jīng)在代碼優(yōu)化階段被直接優(yōu)化掉,轉(zhuǎn)為了 false。
因此,雖然在代碼上看上去是 == 在做比較,實(shí)際上結(jié)果是 a == b 時(shí)就直接轉(zhuǎn)為了 false,比都不需要比了。
你說(shuō)妙不?
沒(méi)逃逸讓他相等
既然我們知道了他是在代碼優(yōu)化階段被優(yōu)化的,那么相對(duì)的,知道了原理的我們也可以借助在 go 編譯運(yùn)行時(shí)的 gcflags 指令,讓他不優(yōu)化。
在運(yùn)行前面的例子時(shí),執(zhí)行 -gcflags="-N -l"
指令:
$ go run -gcflags="-N -l" main.go 0xc000092f06 0xc000092f06 true &{} &{} 0x118c370 0x118c370 true
你看,兩個(gè)比較的結(jié)果都是 true 了。
總結(jié)
在今天這篇文章中,我們針對(duì) Go 語(yǔ)言中的空結(jié)構(gòu)體(struct)的比較場(chǎng)景進(jìn)行了進(jìn)一步的補(bǔ)全。經(jīng)過(guò)這兩篇文章的洗禮,你會(huì)更好的理解 Go 結(jié)構(gòu)體為什么叫既可比較又不可比較了。
而空結(jié)構(gòu)比較的奇妙,主要原因如下:
- 若逃逸到堆上,空結(jié)構(gòu)體則默認(rèn)分配的是
runtime.zerobase
變量,是專門用于分配到堆上的 0 字節(jié)基礎(chǔ)地址。因此兩個(gè)空結(jié)構(gòu)體,都是runtime.zerobase
,一比較當(dāng)然就是 true 了。 - 若沒(méi)有發(fā)生逃逸,也就分配到棧上。在 Go 編譯器的代碼優(yōu)化階段,會(huì)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化,直接返回 false。并不是傳統(tǒng)意義上的,真的去比較了。
不會(huì)有人拿來(lái)出面試題,不會(huì)吧,為什么 Go 結(jié)構(gòu)體說(shuō)可比較又不可比較?
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