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go語言內(nèi)存優(yōu)化 go 編譯優(yōu)化

對(duì)比 Go 語言,Rust 有什么優(yōu)勢和劣勢?

我并沒有什么編程的經(jīng)驗(yàn),覺得編程實(shí)在是太復(fù)雜了,不喜歡去研究太多,對(duì)這個(gè)也不怎么懂,只能說自己是個(gè)半吊子,就是所掌握的知識(shí),也是東拼西湊的,朋友和我說點(diǎn)兒,自己去書上看一點(diǎn)兒,只能說根據(jù)自己的體驗(yàn)給出一些體會(huì)吧。

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Rust的優(yōu)勢是:

1、Rust把安全、精確的內(nèi)存管理作為一切的中心放在首要的位置。

2、Rust同時(shí)擁有特別強(qiáng)的控制性和特別強(qiáng)的安全性。

3、Rust語言通過: 優(yōu)秀的類型系統(tǒng)設(shè)計(jì)、 嚴(yán)格的編譯器靜態(tài)審查、 配合程序員局部核對(duì)、加上少量的運(yùn)行時(shí)校驗(yàn),保障了內(nèi)存安全。

4、Rust的語言特別的復(fù)雜,導(dǎo)致學(xué)習(xí)曲線比較陡峭,對(duì)于初學(xué)者來說難度較大。但學(xué)通之后將終生受益。

5、效率高,速度特別的快

6、 支持范型

7、 社區(qū)活躍度很高,更加的強(qiáng)調(diào)了社區(qū)的作用。

8、Rust 有更強(qiáng)的語義,更容易捕獲錯(cuò)誤的邏輯,編譯器直接檢查出你代碼中的不安全的部分

Rust的劣勢是:

1、 語言相對(duì)來說比較復(fù)雜,對(duì)于新手來說,讓新手摸不著頭腦。

2、還不算太穩(wěn)定。

其實(shí)我覺得什么代碼啊編程啊這些東西還是比較適合理工的學(xué)生去研究,我一看腦袋就大,完全不明白在講什么。我大概了解的就是這些,語言的話大家可以多方面的去了解,也不是說有缺點(diǎn)就是不好,看配置看個(gè)人吧,每個(gè)人習(xí)慣不一樣,也許有的人用不穩(wěn)定的還覺得挺好呢,有的人就喜歡比較完美的,在我看來編程這個(gè)東西真的是很復(fù)雜,會(huì)有很多的代碼,這些代碼弄得我自己頭都大了,有的時(shí)候還得去惡補(bǔ)一下。

Go語言有什么優(yōu)勢?

GO語言的優(yōu)勢:可直接編譯成機(jī)器碼,不依賴其他庫,glibc的版本有一定要求,部署就是扔一個(gè)文件上去就完成了。靜態(tài)類型語言,但是有動(dòng)態(tài)語言的感覺,靜態(tài)類型的語言就是可以在編譯的時(shí)候檢查出來隱藏的大多數(shù)問題,動(dòng)態(tài)語言的感覺就是有很多的包可以使用,寫起來的效率很高。語言層面支持并發(fā),這個(gè)就是Go最大的特色,天生的支持并發(fā),我曾經(jīng)說過一句話,天生的基因和整容是有區(qū)別的,大家一樣美麗,但是你喜歡整容的還是天生基因的美麗呢?Go就是基因里面支持的并發(fā),可以充分的利用多核,很容易的使用并發(fā)。內(nèi)置runtime,支持垃圾回收,這屬于動(dòng)態(tài)語言的特性之一吧,雖然目前來說GC不算完美,但是足以應(yīng)付我們所能遇到的大多數(shù)情況,特別是Go1.1之后的GC。簡單易學(xué),Go語言的作者都有C的基因,那么Go自然而然就有了C的基因,那么Go關(guān)鍵字是25個(gè),但是表達(dá)能力很強(qiáng)大,幾乎支持大多數(shù)你在其他語言見過的特性:繼承、重載、對(duì)象等。豐富的標(biāo)準(zhǔn)庫,Go目前已經(jīng)內(nèi)置了大量的庫,特別是網(wǎng)絡(luò)庫非常強(qiáng)大,我最愛的也是這部分。內(nèi)置強(qiáng)大的工具,Go語言里面內(nèi)置了很多工具鏈,最好的應(yīng)該是gofmt工具,自動(dòng)化格式化代碼,能夠讓團(tuán)隊(duì)review變得如此的簡單,代碼格式一模一樣,想不一樣都很困難??缙脚_(tái)編譯,如果你寫的Go代碼不包含cgo,那么就可以做到window系統(tǒng)編譯linux的應(yīng)用,如何做到的呢?Go引用了plan9的代碼,這就是不依賴系統(tǒng)的信息。Go語言這么多的優(yōu)勢,你還不想學(xué)嗎?我記得當(dāng)時(shí)我看的是黑馬程序員的視頻,我對(duì)他們視頻的印象就是通俗易懂,就是好!

Go語言中恰到好處的內(nèi)存對(duì)齊

在開始之前,希望你計(jì)算一下 Part1 共占用的大小是多少呢?

輸出結(jié)果:

這么一算, Part1 這一個(gè)結(jié)構(gòu)體的占用內(nèi)存大小為 1+4+1+8+1 = 15 個(gè)字節(jié)。相信有的小伙伴是這么算的,看上去也沒什么毛病

真實(shí)情況是怎么樣的呢?我們實(shí)際調(diào)用看看,如下:

輸出結(jié)果:

最終輸出為占用 32 個(gè)字節(jié)。這與前面所預(yù)期的結(jié)果完全不一樣。這充分地說明了先前的計(jì)算方式是錯(cuò)誤的。為什么呢?

在這里要提到 “內(nèi)存對(duì)齊” 這一概念,才能夠用正確的姿勢去計(jì)算,接下來我們?cè)敿?xì)的講講它是什么

有的小伙伴可能會(huì)認(rèn)為內(nèi)存讀取,就是一個(gè)簡單的字節(jié)數(shù)組擺放

上圖表示一個(gè)坑一個(gè)蘿卜的內(nèi)存讀取方式。但實(shí)際上 CPU 并不會(huì)以一個(gè)一個(gè)字節(jié)去讀取和寫入內(nèi)存。相反 CPU 讀取內(nèi)存是 一塊一塊讀取 的,塊的大小可以為 2、4、6、8、16 字節(jié)等大小。塊大小我們稱其為 內(nèi)存訪問粒度 。如下圖:

在樣例中,假設(shè)訪問粒度為 4。 CPU 是以每 4 個(gè)字節(jié)大小的訪問粒度去讀取和寫入內(nèi)存的。這才是正確的姿勢

另外作為一個(gè)工程師,你也很有必要學(xué)習(xí)這塊知識(shí)點(diǎn)哦 :)

在上圖中,假設(shè)從 Index 1 開始讀取,將會(huì)出現(xiàn)很崩潰的問題。因?yàn)樗膬?nèi)存訪問邊界是不對(duì)齊的。因此 CPU 會(huì)做一些額外的處理工作。如下:

從上述流程可得出,不做 “內(nèi)存對(duì)齊” 是一件有點(diǎn) "麻煩" 的事。因?yàn)樗鼤?huì)增加許多耗費(fèi)時(shí)間的動(dòng)作

而假設(shè)做了內(nèi)存對(duì)齊,從 Index 0 開始讀取 4 個(gè)字節(jié),只需要讀取一次,也不需要額外的運(yùn)算。這顯然高效很多,是標(biāo)準(zhǔn)的 空間換時(shí)間 做法

在不同平臺(tái)上的編譯器都有自己默認(rèn)的 “對(duì)齊系數(shù)”,可通過預(yù)編譯命令 #pragma pack(n) 進(jìn)行變更,n 就是代指 “對(duì)齊系數(shù)”。一般來講,我們常用的平臺(tái)的系數(shù)如下:

另外要注意,不同硬件平臺(tái)占用的大小和對(duì)齊值都可能是不一樣的。因此本文的值不是唯一的,調(diào)試的時(shí)候需按本機(jī)的實(shí)際情況考慮

輸出結(jié)果:

在 Go 中可以調(diào)用 unsafe.Alignof 來返回相應(yīng)類型的對(duì)齊系數(shù)。通過觀察輸出結(jié)果,可得知基本都是 2^n ,最大也不會(huì)超過 8。這是因?yàn)槲沂痔幔?4 位)編譯器默認(rèn)對(duì)齊系數(shù)是 8,因此最大值不會(huì)超過這個(gè)數(shù)

在上小節(jié)中,提到了結(jié)構(gòu)體中的成員變量要做字節(jié)對(duì)齊。那么想當(dāng)然身為最終結(jié)果的結(jié)構(gòu)體,也是需要做字節(jié)對(duì)齊的

接下來我們一起分析一下,“它” 到底經(jīng)歷了些什么,影響了 “預(yù)期” 結(jié)果

在每個(gè)成員變量進(jìn)行對(duì)齊后,根據(jù)規(guī)則 2,整個(gè)結(jié)構(gòu)體本身也要進(jìn)行字節(jié)對(duì)齊,因?yàn)榭砂l(fā)現(xiàn)它可能并不是 2^n ,不是偶數(shù)倍。顯然不符合對(duì)齊的規(guī)則

根據(jù)規(guī)則 2,可得出對(duì)齊值為 8。現(xiàn)在的偏移量為 25,不是 8 的整倍數(shù)。因此確定偏移量為 32。對(duì)結(jié)構(gòu)體進(jìn)行對(duì)齊

Part1 內(nèi)存布局:axxx|bbbb|cxxx|xxxx|dddd|dddd|exxx|xxxx

通過本節(jié)的分析,可得知先前的 “推算” 為什么錯(cuò)誤?

是因?yàn)閷?shí)際內(nèi)存管理并非 “一個(gè)蘿卜一個(gè)坑” 的思想。而是一塊一塊。通過空間換時(shí)間(效率)的思想來完成這塊讀取、寫入。另外也需要兼顧不同平臺(tái)的內(nèi)存操作情況

在上一小節(jié),可得知根據(jù)成員變量的類型不同,其結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存會(huì)產(chǎn)生對(duì)齊等動(dòng)作。那假設(shè)字段順序不同,會(huì)不會(huì)有什么變化呢?我們一起來試試吧 :-)

輸出結(jié)果:

通過結(jié)果可以驚喜的發(fā)現(xiàn),只是 “簡單” 對(duì)成員變量的字段順序進(jìn)行改變,就改變了結(jié)構(gòu)體占用大小

接下來我們一起剖析一下 Part2 ,看看它的內(nèi)部到底和上一位之間有什么區(qū)別,才導(dǎo)致了這樣的結(jié)果?

符合規(guī)則 2,不需要額外對(duì)齊

Part2 內(nèi)存布局:ecax|bbbb|dddd|dddd

通過對(duì)比 Part1 和 Part2 的內(nèi)存布局,你會(huì)發(fā)現(xiàn)兩者有很大的不同。如下:

仔細(xì)一看, Part1 存在許多 Padding。顯然它占據(jù)了不少空間,那么 Padding 是怎么出現(xiàn)的呢?

通過本文的介紹,可得知是由于不同類型導(dǎo)致需要進(jìn)行字節(jié)對(duì)齊,以此保證內(nèi)存的訪問邊界

那么也不難理解,為什么 調(diào)整結(jié)構(gòu)體內(nèi)成員變量的字段順序 就能達(dá)到縮小結(jié)構(gòu)體占用大小的疑問了,是因?yàn)榍擅畹販p少了 Padding 的存在。讓它們更 “緊湊” 了。這一點(diǎn)對(duì)于加深 Go 的內(nèi)存布局印象和大對(duì)象的優(yōu)化非常有幫


標(biāo)題名稱:go語言內(nèi)存優(yōu)化 go 編譯優(yōu)化
標(biāo)題來源:http://weahome.cn/article/hpdpop.html

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