β

译 | Go 语言 Malloc 的惯用语法

程序师 6 阅读

我终于又开始使用 Go 语言编程了。虽然我在前两年多的时间里积极参与这个项目,但从 2012 年起,我就基本没有参加过这个项目。最初,我之所以做出贡献,是因为我是贝尔实验室 Plan 9 (操作系统) 和 FreeBSD 的粉丝。我喜欢可用的、基于 csp 的语言,但是 Go 最初的版本只能在 Linux 和 OS X 上运行。那时候我只有 FreeBSD 系统,因此,我将编译器工具链、运行时和标准库移植到 FreeBSD (有很多调试成果来自 Russ Cox )

然而,过去我的大部分工作都是在低延迟的系统软件上,它们大部分是用 C 语言编写的,自2007年起,我所有的雇主都不再支持 FreeBSD。因为我并没有真正的机会用 Go 语言去编写新的软件,而且我最终也不再对维护一个操作系统的知识感兴趣,我只是为了好玩,所以我对 Go 语言的使用和贡献都被搁置了。

现在我在谷歌工作,我终于有机会用 Go 语言写代码了。虽然我仍然喜欢这门语言,但有一些 经验报告 ,例如风格那样的东西结果阻止了我在过去的 5~6 年里使用这门语言,而我现在觉得有些麻烦。在一些同事的建议下,我想我应该至少记录下其中的一个。

我想念的一件事情是 C 语言 malloc 那样的习惯用法。在 C 语言中,分配的内存通常是对 mallocs -family 函数的调用,它至少给您足够的内存来完成您想要的功能,或者并不给您分配内存。惯用语法大致是这样的:

 T *p = malloc(sizeof *p);

注意, p (T *) 的类型只出现一次。这一行代码利用了它的操作数时的大小,并且显示了一个指针 —— 这其实是没有发生的事情,因为操作符 sizeof 的结果必须 在编译时是可识别的。这种编程语言而不是语法定义的结果是 sizeof 产生了指向对象的大小;它不会变成运行时的东西。C 语言的好处是,如果我改变用 T 表示的类型,我只改变声明或定义中的类型。在 site(s) 中不需要做任何更改,指针对象被分配给内存分配的结果。上面的示例很简单,让我们考虑一个更复杂的情况,结构成员指向某种类型:

 struct set {
     size_t cap;
     size_t nmemb;
     int members[];
 }
 
 struct set *
 set_create(size_t sz)
 {
     struct set *n = malloc(sizeof *n + (sz * sizeof *n->members));
     if (n == NULL) {
         return NULL;
     }
 
     n->members = malloc(sz * sizeof *n->members);
     if (n->members == NULL) {
         free(n);
         return NULL;
     }
 
     n->cap = sz;
     n->nmemb = 0;
 
     return n;
 }

如果以后我们想要更改 struct set 来支持除 int 以外的成员,我们可能会将成员更改为一个union,并添加一些 enum 类型来指定一些我们想要添加的字段。我们可以在不改变 set_create 中的任何代码的情况下做到这一点。

每次我使用 Go 语言创建了一些结构类型,当需要嵌入一些像 slice 和 map 那样需要分配内存的字段的时候都让我很抓狂。在 Go 中,我们被迫重复表达我们想要分配的东西的类型,尽管编译器熟知这种类型而且类型推断是符合语言习惯的(试想一下如这样的表达式 a:= b ),我有时不得不深究一下嵌入字段的类型是什么。让我们来看看在创建一个嵌入了 map 的结构体所涉及的内容:

 type NamedMap struct {
     name string
     m    map[string]string
 }
 
 func NewNamedMap(name string) *NamedMap {
     return &NamedMap{name: name, m: map[string]string{}}
 }
 

我们还可以在 NewNamedMap 中使用 make ,但是仍然保留了 return &NamedMap{name: name, m: make(map[string]string)} — 再次,重复它的类型。经过深思熟虑的代码,应该只有一个(额外的)地方需要我们指定类型来分配它,但是当类型改变时,这仍然需要多处改动代码。当我在做原型的时候,这就会让我抓狂,而且我还没有充分考虑到我需要保存在 map 中的状态。我发现在很多地方需要自己手动将 map[string]string 更改为 map[string]T ,每次我需要更改多行代码时,它都会使我感到困扰。

有人可能会说,在写代码之前,我应该多考虑一下我需要什么,那样会更好。但我仍然会反驳说,在项目的生命周期中开发额外的状态需求并不少见,比如在上面的例子中。随着时间的推移,系统的约束也可能会发生变化,这样一种最初非常好的类型最终会变得不可用。在 Go 中,set 结构可能是这样的:

 type Set struct {
     nmemb   int
     cap     int
     members []int
 }
 
 func NewSet(sz int) *Set {
     return &Set{cap: sz, members: []int{}}
 }

你可能会问为什么我不只是用一个 slice,答案是这是一个演示这个问题的简单例子。不管怎样,我们以后可能想要支持不同类型的 slice,那样我们又遇到了之前的问题。set 中如果有一个 slice,我们可能可以忽略初始化,假设我们在添加后只从 slice 中读取。由于形如 map 和 channel 那样的类型,因为我们必须在使用前进行分配,所以会使得情况更加复杂。那么在某个地方重复输入信息并不罕见。

我不知道该如何解决这个问题。对于复合文本,可能可以添加如下语法:

 return &Set{cap: sz, members: Set.members{}}

如果你有一个指向 slice 的指针:

 return &Set{cap: sz, members: &Set.members{}}

我不知道我是否喜欢这些复合文字语法。在 C 语言中,为支持 sizeof 行为而进行的修正感觉更有表现力和明显:

 return &Set{cap: sz, members: make(Set.members)}

但也许这只是我用 C 语言编程的时间太长了。

我不知道改变新的有相似的行为是有用的还是有价值的;我怀疑它的使用是不寻常的。在任何情况下,我都清楚这将减少重构软件以及编写新的软件的开销。

这个问题并不是那么糟糕,但修复它肯定会让我觉得更好。在很多情况下,Go已经比 C 和 C++ (我至今无法忍受) 更有表现力了。我认为,如果在语言中添加了对分配类型的推断的支持,那么 Go 语言对 C 系统程序员来说就会更有吸引力,因为除了 GC ,他们还有其他坚持的理由。(就我个人而言,我还希望看到一个关于支持系统级并发的更好的事情,但最好是单独发布。)

我编辑了这篇文章,以修复 C 示例中的一个错误。当我最初编写这个示例时, struct set 没有使用灵活的数组成员。Anmol Sethi 写信询问这个特性,并指出我错误地分配和再次分配给了FAM。我忘记了要删除那些代码。

作者:程序师
用程序师的眼光看世界
原文地址:译 | Go 语言 Malloc 的惯用语法, 感谢原作者分享。

发表评论