Go 空结构体引发的大型打脸现场

背景

上周读者问了我一道题，觉得挺有意义的，就在这里分享一下，我们先来看一下这个题：

type User struct {
}

func FPrint(u User) {
 fmt.Printf("FPrint %p\n", &u)
}

func main() {
 u := User{}
 FPrint(u)
 fmt.Printf("main: %p\n", &u)
}
// 运行结果
FPrint 0x118eff0
main: 0x118eff0

看了运行结果，大多数朋友应该和我一样，一脸懵逼？Go语言不是只有值传递嘛？之前我还写过一篇关于"Go语言参数传递是传值还是传引用吗？"，已经得出明确的结论，Go语言的确是只有值传递，这不是打脸了嘛。。。

既然已经出现了这样的结果，那么就要给出一个合理的解释，不要再让气氛尴尬下去，于是我给出了我的猜想，如下：

• 猜想一：这是一个bug
• 猜想二：结构体的特殊特性导致的

猜想一有点天马行空的感觉，暂时也无法验证，所以我们先来验证猜想二，请开始我的表演，都坐下，我要装逼了。。。。

验证猜想二：结构体的特殊特性导致的

上面的那道题中传参是一个空结构体，如果改成一个带字段的结构体会是什么样呢？我们来看一下：

type UserIsEmpty struct {
}

type UserHasField struct {
 Age uint64 `json:"age"`
}

func FPrint(uIsEmpty UserIsEmpty, uHasField UserHasField) {
 fmt.Printf("FPrint uIsEmpty:%p uHasField:%p\n", &uIsEmpty, &uHasField)
}

func main() {
 uIsEmpty := UserIsEmpty{}
 uHasField := UserHasField{
  Age: 10,
 }
 FPrint(uIsEmpty, uHasField)
 fmt.Printf("main: uIsEmpty:%p uHasField:%p\n", &uIsEmpty, &uHasField)
}
// 运行结果：
FPrint uIsEmpty:0x118fff0 uHasField:0xc0000ba008
main: uIsEmpty:0x118fff0 uHasField:0xc0000ba000

从结果我们可以看出来，带字段的结构体确实是值传递，那么就证明空结构体有猫腻，有进展了，带着这个线索，我们来看一看这段代码的汇编部分，执行go tool compile -N -l -S test.go，可以得到汇编部分，截取重要部分：

从结果上我们看到有调用runtime.newobject(SB)来进行分配内存，顺着这个在runtme/malloc.go中找到了他的实现：

func newobject(typ *_type) unsafe.Pointer {
 return mallocgc(typ.size, typ, true)
}

newobject()中主要是调用了mallocgc()方法，在这里我找到了答案。因为mallocgc()代码比较长，这里我截取关键部分：

func mallocgc(size uintptr, typ *_type, needzero bool) unsafe.Pointer {
 if gcphase == _GCmarktermination {
  throw("mallocgc called with gcphase == _GCmarktermination")
 }

 if size == 0 {
  return unsafe.Pointer(&zerobase)
 }
..........
}

如果 size 为 0 的时候，统一返回的都是全局变量 zerobase 的地址。到这里可能还会有一些伙伴有疑惑，这个跟上面的题有什么关系？那是因为你还不知道一个知识点：正常struct是占用一小块内存的，并且结构体的大小是要经过边界，长度的对齐的，但是“空结构体”是不占内存的，size为0。现在一切都可以说的清了，总结原因：

因为空结构体是不占用内存的，所以size为0，在内存分配时，size为0会统一返回zerobase的地址，所以空结构体在进行参数传递时，发生值拷贝后地址都是一样的，才造成了这个质疑Go不是值传递的假象。

空结构体特性延伸

既然说到了空结构体，就在这里补充一个关于空结构体的知识点：空结构体做为结构体内置字段时是否进行内存对齐。

先来看一个例子：

func main(){ 
 fmt.Println(unsafe.Sizeof(Test1{}))
 fmt.Println(unsafe.Sizeof(Test2{}))
 fmt.Println(unsafe.Sizeof(Test3{}))

}

type Test1 struct {
 s struct{}
 n byte
 m byte
}

type Test2 struct {
 n byte
 s struct{}
 c byte
}

type Test3 struct {
 b byte
 s struct{}
}
//运行结果
2
2
2

根据运行结果我们可以得出结论：

空结构体在结构体中的前面和中间时，是不占用空间的，但是当空结构体放到结构体中的最后时，会进行特殊填充，struct { } 作为最后一个字段，会被填充对齐到前一个字段的大小，地址偏移对齐规则不变；

总结

最后做一个全文总结吧：

1. 空结构体也是一个结构体，不过他的size为0，所有的空结构体内存分配都是同一个地址，都是zerobase的地址；
2. 空结构体作为内嵌字段时要注意放置的顺序，当作为最后一个字段时会进行特殊填充，会被填充对齐到前一个字段的大小，地址偏移对齐规则不变；

推荐阅读

• Golang最细节篇— struct{} 空结构体究竟是啥？