Go 语言编程 — 内存分配器与 make 和 new

- 日理万妓 2023-10-07 14:18 12阅读 0赞

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 *  Golang 内存分配器
 *  make() 和 new()
 *  为什么建议使用 make 来定义 Slice、Map 和 Channel 变量？

## Golang 内存分配器 ##

应用程序在运行的过程中所产生的数据都会被存储在虚拟内存空间中，相关的内存空间主要分为 2 种类型：

1.  **栈区（Stack）**：存储变量、函数实参、函数返回值、函数局部变量等数据，Stack 空间由 Golang Runtime 单独管理。
2.  **堆区（Heap）**：存储常量、静态变量、开发者主动分配空间等数据。与 Stack 空间不同，Heap 空间由 Golang Runtime 和开发者共同管理。

Golang 采用了 tcmalloc 内存分配器，这是为并发而设计的高性能内存分配组件。除开因配合 GC 而修改的内容，内存分配器完整保留了 tcmalloc 的原始架构。比如：使用 cache 为当前执行线程提供无锁分配，多个 central 在不同线程间平衡内存单元复用。在更高层次里，heap 则管理着大块内存，用以切分成不同等级的复用内存块。快速分配和二级内存平衡机制，让内存分配器能优秀地完成高压力下的内存管理任务。

在最近几个版本中，编译器优化卓有成效。它会竭力将对象分配在栈上，以降低 GC 压力，减少管理消耗，提升执行性能。可以说，除偶尔因性能问题而被迫采用对象池和自主内存管理外，开发者基本无须参与内存管理操作。

## make() 和 new() ##

make 和 new 都是 Golang 的内置函数，作为用于内存分配的原语（Allocation Primitives），其功能相似，却有着本质的区别。

*  new 用来分配内存，它的第一个参数是一个类型，不是一个值，返回值是一个指向为特定类型新分配的零值填充的内存空间的指针。它并不初始化内存，只是将其置零。相当于 C 语言中的 memset 0。

// The new built-in function allocates memory. The first argument is a type,
    // not a value, and the value returned is a pointer to a newly
    // allocated zero value of that type.
    
    func new(Type) *Type

make 只能用于为 Slice、Map 或 Channel 类型分配内存并进行初始化，所以其除了第一个参数传入一个类型之外，还可以传入用于完成初始化的可变长的 size 实参。跟 new 不同的是，make 返回类型的引用而不是指针，而返回值也依赖于具体传入的类型。

//The make built-in function allocates and initializes an object 
    //of type slice, map, or chan (only). Like new, the first argument is
    // a type, not a value. Unlike new, make's return type is the same as 
    // the type of its argument, not a pointer to it.
    
    func make(t Type, size ...IntegerType) Type

## 为什么建议使用 make 来定义 Slice、Map 和 Channel 变量？ ##

先来看一下以上三个数据结构的源码：

*  Slice

type slice struct {
        
        array unsafe.Pointer
        len   int
        cap   int
    }

*  Map

type hmap struct {
        
        count      int 
        flags      uint8
        B          uint8  
        noverflow  uint16 
        hash0      uint32 
        buckets    unsafe.Pointer 
        oldbuckets unsafe.Pointer 
        nevacuate  uintptr      
        extra *mapextra 
    }

*  Channel

type hchan struct {
        
        qcount   uint           
        dataqsiz uint          
        buf      unsafe.Pointer
        elemsize uint16         
        closed   uint32        
        elemtype *_type 
        sendx    uint  
        recvx    uint  
        recvq    waitq 
        sendq    waitq  
        lock mutex
    }

可见，上述三个类型的背后都引用了使用前必须完成初始化的成员数据结构。如果我们使用常规的方式创建变量（e.g. `var map1 [string]int`）的话，很可能会出现仅仅声明了，但却没有完成初始化的定义，从而在后续的代码中留下错误的隐患。而 make() 函数，时刻提供我们完成一个切实的变量定义（声明并初始化）。