一文带你感受Go语言空结构体的魔力
作者：Go技术干货
前言
在 Go 语言中，有一种特殊的用法可能让许多人感到困惑，那就是空结构体 struct{}。在本文中，我将对 Go 空结构体进行详解，准备好了吗？准备一杯你最喜欢的饮料或茶，随着本文一探究竟吧。
什么是空结构体
不包含任何字段的结构体，就是空结构体。它有以下两种定义方式：
匿名空结构体
var e sruct{}命名空结构体
type EmptyStruct struct{}
var e EmptyStruct空结构体的特点
空结构体主要有以下几个特点：
- 零内存占用
- 地址相同
- 无状态
零内存占用
空结构体不占用任何内存空间，这使得空结构体在内存优化方面非常有用，我们来通过例子看看是否真的是零内存占用：
package main
import (
"fmt"
"unsafe"
)
func main() {
var a int
var b string
var e struct{}
fmt.Println(unsafe.Sizeof(a)) // 4
fmt.Println(unsafe.Sizeof(b)) // 8
fmt.Println(unsafe.Sizeof(e)) // 0
}
通过打印结果对比可知，空结构体内存占用为 0。
地址相同
无论创建多少个空结构体，它们所指向的地址都相同的。
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
var e struct{}
var e2 struct{}
fmt.Printf("%p\n", &e) // 0x90b418
fmt.Printf("%p\n", &e2) // 0x90b418
fmt.Println(&e == &e2) // true
}
无状态
由于空结构体不包含任何字段，因此它不能有状态。这使得空结构体在表示无状态的对象或情况时非常有用。
为什么是零内存和地址相同
要理解为什么空结构体在内存上是零大小（零内存）并且多个空结构体的地址是相同的，需要深入研究 Go 的源码。
/go/src/runtime/malloc.go
// base address for all 0-byte allocations
var zerobase uintptr
func mallocgc(size uintptr, typ *_type, needzero bool) unsafe.Pointer {
······
if size == 0 {
return unsafe.Pointer(&zerobase)
}
······根据 malloc.go 源码的部分内容，当要分配的对象大小 size 为 0 时，会返回指向 zerobase 的指针。zerobase 是一个用于分配零字节对象的基准地址，它不占用任何实际的内存空间。
空结构体的使用场景
空结构体主要有以下三种使用场景：
- 实现
Set集合类型 - 用于通道信号
- 作为方法接收器
实现 Set 集合类型
在 Go 语言中，虽然没有内置 Set 集合类型，但是我们可以利用 map 类型来实现一个 Set 集合。由于 map 的 key 具有唯一性，我们可以将元素存储为 key，而 value 没有实际作用，为了节省内存，我们可以使用空结构体作为 value 的值。
package main
import"fmt"
type Set[K comparable] map[K]struct{}
func (s Set[K]) Add(val K) {
s[val] = struct{}{}
}
func (s Set[K]) Remove(val K) {
delete(s, val)
}
func (s Set[K]) Contains(val K) bool {
_, ok := s[val]
return ok
}
func main() {
set := Set[string]{}
set.Add("陈明勇")
fmt.Println(set.Contains("陈明勇")) // true
set.Remove("陈明勇")
fmt.Println(set.Contains("陈明勇")) // false
}用于通道信号
空结构体常用于 Goroutine 之间的信号传递，尤其是不关心通道中传递的具体数据，只需要一个触发信号时。例如，我们可以使用空结构体通道来通知一个 Goroutine 停止工作：
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func main() {
quit := make(chanstruct{})
gofunc() {
// 模拟工作
fmt.Println("工作中...")
time.Sleep(3 * time.Second)
// 关闭退出信号
close(quit)
}()
// 阻塞，等待退出信号被关闭
<-quit
fmt.Println("已收到退出信号，退出中...")
}在这个例子中，创建了一个通道 quit，并在一个单独的 Goroutine 中模拟执行工作。在完成工作后，关闭了 quit 通道，表示退出信号。主函数在 <-quit 处阻塞，直到收到退出信号，然后打印一条消息并退出程序。
由于通道使用的类型是空结构体，因此不会带来额外的内存开销。
在 Go 标准库中，context 包中的 Context 接口的 Done() 方法返回一个通道信号，用于通知相关操作的完成状态。这个通道信号的返回值就是使用了空结构体。
type Context interface {
Deadline() (deadline time.Time, ok bool)
Done() <-chanstruct{}
Err() error
Value(key any) any
}作为方法接收器
有时候我们需要创建一组方法集的实现（一般来说是实现一个接口），但并不需要在这个实现中存储任何数据，这种情况下，我们可以使用空结构体来实现：
type Person interface {
SayHello()
Sleep()
}
type CMY struct{}
func (c CMY) SayHello() {
fmt.Println("你好，我叫陈明勇。")
}
func (c CMY) Sleep() {
fmt.Println("陈明勇睡觉中...")
}这个例子定义了一个接口 Person 和一个结构体 CMY ，并为 CMY 实现了 Person 接口，定义了一组方法（SayHello 和 Sleep）。
由于 CMY 结构体为空结构体，因此不会带来额外的内存开销。
小结
在本文中，首先介绍了 Go 语言 空结构体 的概念和定义方式，它有两种定义方式；
随后对 空结构体 的特点进行介绍，包括其零内存和多个变量地址相同的特性；
接着进一步深入源码，探究了为什么空结构体在 Go 语言中是零内存且多变量地址相同，原因是当要分配的对象大小 size 为 0 时，会返回指向 zerobase 的指针；
最后列举了空结构体的三个使用场景，通过这些代码示例，展示了空结构体在实际应用中的一些常见用途。
到此这篇关于一文带你感受Go语言空结构体的魔力的文章就介绍到这了,更多相关Go语言空结构体内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！