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快看!用Go struct不能犯的一個低階錯誤!

藏色散人
發布: 2021-06-19 15:53:08
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下面由golang教學欄位來介紹一個用 Go struct 不能犯的低階錯誤,希望對需要的朋友有幫助!

用 Go struct 不能犯的一個低階錯誤!

本文 GitHub github.com/eddycjy/blog 已收錄

#大家好,我是煎魚。

前陣子我分享了 《手撕 Go 面試官:Go 結構體是否可以比較,為什麼? 》的文章,把基本 Go struct 的比較基礎研究了一番。這不,最近有一位讀者,遇到了一個關於 struct 的新問題,不得解決。

大家一起來看看,建議大家在看到程式碼範例後先思考一下答案,再往下看。

獨立思考很重要。

疑惑的例子

其給的例子一如下:

type People struct {}

func main() {
 a := &People{}
 b := &People{}
 fmt.Println(a == b)
}
登入後複製

你認為輸出結果是什麼?

輸出結果是:false。

再稍加改造一下,範例二如下:

type People struct {}

func main() {
 a := &People{}
 b := &People{}
 fmt.Printf("%p\n", a)
 fmt.Printf("%p\n", b)
 fmt.Println(a == b)
}
登入後複製

輸出結果是:true。

他的問題是"為什麼第一個返回false 第二個返回true,是什麼原因導致的

#煎魚進一步的精簡這個例子,得到最小範例:

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)
}
登入後複製

輸出結果:

// a, b; a == b
0xc00005cf57 0xc00005cf57 false

// c, d
&{} &{}
// c, d, c == d
0x118c370 0x118c370 true
登入後複製

第一段程式碼的結果是false,第二段的結果是true,而且可以看到記憶體位址指向的完全一樣,也就是排除了輸出後變數記憶體指向改變導致的原因。

進一步來看,似乎是fmt.Print 方法導致的,但一個標準庫裡的輸出方法,會導致這種奇怪的問題?

問題剖析

如果之前有被這個「坑」過,或有看過源碼的同學。可能能夠快速的意識到,導致這個輸出是逃逸分析所致的結果。

我們對例子進行逃逸分析:

// 源代码结构
$ 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    }

// 进行逃逸分析
$ 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
登入後複製

透過分析可得知變數a, b 皆是分配在堆疊中,而變數c, d 分配在堆中。

其關鍵原因是因為調用了fmt.Println 方法,該方法內部是涉及到大量的反射相關方法的調用,會造成逃逸行為,也就是分配到堆上。

為什麼逃逸後相等

注意第一個細節,就是「為什麼逃逸後,兩個空struct 會是相等的? 」。

這裡主要與Go runtime 的一個最佳化細節有關,如下:

// runtime/malloc.go
var zerobase uintptr
登入後複製

變數zerobase 是所有0 位元組分配的基礎位址。更進一步來講,就是空(0位元組)的在進行了逃逸分析後,往堆分配的都會指向zerobase 這一個位址。

所以空struct 在逃逸後本質上指向了zerobase,其兩者比較就是相等的,回傳了true。

為什麼沒逃逸不相等

注意第二個細節,就是「為什麼沒逃逸前,兩個空struct 比較不相等? 」。

Go spec

從Go spec 來看,這是Go 團隊刻意而為之的設計,不希望大家依賴這一個來做判斷依據。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 red the ben eacher to ben 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 地址struct.

也說了一句很經典的,細品:

Pointers to distinct zero-size variables may or may not be equal.

#另外空struct 在實際使用中的場景是比較少的,常見的是:

  • 設定context,傳遞時作為key 時用到。
  • 設定空struct 業務場景中臨時用到。

但業務場景的情況下,也大多數會隨著業務發展而不斷改變,假設有個遠古時代的Go 程式碼,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 團隊這番操作,與Go map 的隨機性如出一轍,避免大家對這類邏輯的直接依賴,是值得思考的。

而在沒逃逸的場景下,兩個空struct 的比較動作,你以為是真的在比較。實際上已經在程式碼優化階段被直接優化掉,轉為了false。

因此,雖然在程式碼上看上去是== 在做比較,實際上結果是a == b 時就直接轉為了false,比都不需要比了。

你說妙不?

沒逃逸讓他相等

既然我們知道了他是在程式碼最佳化階段被優化的,那麼相對的,知道了原理的我們也可以藉助在go 編譯運行時的gcflags指令,讓他不要優化。

在运行前面的例子时,执行 -gcflags="-N -l" 指令:

$ go run -gcflags="-N -l" main.go 
0xc000092f06 0xc000092f06 true
&{} &{}
0x118c370 0x118c370 true
登入後複製

你看,两个比较的结果都是 true 了。

总结

在今天这篇文章中,我们针对 Go 语言中的空结构体(struct)的比较场景进行了进一步的补全。经过这两篇文章的洗礼,你会更好的理解 Go 结构体为什么叫既可比较又不可比较了。

而空结构比较的奇妙,主要原因如下:

  • 若逃逸到堆上,空结构体则默认分配的是 runtime.zerobase 变量,是专门用于分配到堆上的 0 字节基础地址。因此两个空结构体,都是 runtime.zerobase,一比较当然就是 true 了。
  • 若没有发生逃逸,也就分配到栈上。在 Go 编译器的代码优化阶段,会对其进行优化,直接返回 false。并不是传统意义上的,真的去比较了。

不会有人拿来出面试题,不会吧,为什么 Go 结构体说可比较又不可比较?

若有任何疑问欢迎评论区反馈和交流,最好的关系是互相成就,各位的点赞就是煎鱼创作的最大动力,感谢支持。

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