用 Go struct 不能犯的一个低级错误！

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大家好，我是煎鱼。

前段时间我分享了 《手撕 Go 面试官：Go 结构体是否可以比较，为什么？》的文章，把基本 Go struct 的比较依据研究了一番。这不，最近有一位读者，遇到了一个关于 struct 的新问题，不得解。

大家一起来看看，建议大家在看到代码例子后先思考一下答案，再往下看。

独立思考很重要。

疑惑的例子

其给出的例子一如下：

type People struct {}

func main() {
 a := &People{}
 b := &People{}
 fmt.Println(a == b)
}

你认为输出结果是什么呢？

输出结果是：false。

再稍加改造一下，例子二如下：

type People struct {}

func main() {
 a := &People{}
 b := &People{}
 fmt.Printf("%p\n", a)
 fmt.Printf("%p\n", b)
 fmt.Println(a == b)
}

输出结果是：true。

他的问题是 "为什么第一个返回 false 第二个返回 true，是什么原因导致的？

煎鱼进一步的精简这个例子，得到最小示例：

func main() {
    a := new(struct{})
    b := new(struct{})
    println(a, b, a == b)

    c := new(struct{})
    d := new(struct{})
    fmt.Println(c, d)
    println(c, d, c == d)
}

输出结果：

// a, b; a == b
0xc00005cf57 0xc00005cf57 false

// c, d
&{} &{}
// c, d, c == d
0x118c370 0x118c370 true

第一段代码的结果是 false，第二段的结果是 true，且可以看到内存地址指向的完全一样，也就是排除了输出后变量内存指向改变导致的原因。

进一步来看，似乎是 fmt.Print 方法导致的，但一个标准库里的输出方法，会导致这种奇怪的问题？

问题剖析

如果之前有被这个 “坑” 过，或有看过源码的同学。可能能够快速的意识到，导致这个输出是逃逸分析所致的结果。

我们对例子进行逃逸分析：

// 源代码结构
$ cat -n main.go
     5    func main() {
     6        a := new(struct{})
     7        b := new(struct{})
     8        println(a, b, a == b)
     9    
    10        c := new(struct{})
    11        d := new(struct{})
    12        fmt.Println(c, d)
    13        println(c, d, c == d)
    14    }

// 进行逃逸分析
$ go run -gcflags="-m -l" main.go
# command-line-arguments
./main.go:6:10: a does not escape
./main.go:7:10: b does not escape
./main.go:10:10: c escapes to heap
./main.go:11:10: d escapes to heap
./main.go:12:13: ... argument does not escape

通过分析可得知变量 a, b 均是分配在栈中，而变量 c, d 分配在堆中。

其关键原因是因为调用了 fmt.Println 方法，该方法内部是涉及到大量的反射相关方法的调用，会造成逃逸行为，也就是分配到堆上。

为什么逃逸后相等

关注第一个细节，就是 “为什么逃逸后，两个空 struct 会是相等的？”。

这里主要与 Go runtime 的一个优化细节有关，如下：

// runtime/malloc.go
var zerobase uintptr

变量 zerobase 是所有 0 字节分配的基础地址。更进一步来讲，就是空（0字节）的在进行了逃逸分析后，往堆分配的都会指向 zerobase 这一个地址。

所以空 struct 在逃逸后本质上指向了 zerobase，其两者比较就是相等的，返回了 true。

为什么没逃逸不相等

关注第二个细节，就是 “为什么没逃逸前，两个空 struct 比较不相等？”。

从 Go spec 来看，这是 Go 团队刻意而为之的设计，不希望大家依赖这一个来做判断依据。如下：

This is an intentional language choice to give implementations flexibility in how they handle pointers to zero-sized objects. If every pointer to a zero-sized object were required to be different, then each allocation of a zero-sized object would have to allocate at least one byte. If every pointer to a zero-sized object were required to be the same, it would be different to handle taking the address of a zero-sized field within a larger struct.

还说了一句很经典的，细品：

Pointers to distinct zero-size variables may or may not be equal.

另外空 struct 在实际使用中的场景是比较少的，常见的是：

• 设置 context，传递时作为 key 时用到。
• 设置空 struct 业务场景中临时用到。

但业务场景的情况下，也大多数会随着业务发展而不断改变，假设有个远古时代的 Go 代码，依赖了空 struct 的直接判断，岂不是事故上身？

不可直接依赖

因此 Go 团队这番操作，与 Go map 的随机性如出一辙，避免大家对这类逻辑的直接依赖，是值得思考的。

而在没逃逸的场景下，两个空 struct 的比较动作，你以为是真的在比较。实际上已经在代码优化阶段被直接优化掉，转为了 false。

因此，虽然在代码上看上去是 == 在做比较，实际上结果是 a == b 时就直接转为了 false，比都不需要比了。

你说妙不？

没逃逸让他相等

既然我们知道了他是在代码优化阶段被优化的，那么相对的，知道了原理的我们也可以借助在 go 编译运行时的 gcflags 指令，让他不优化。

在运行前面的例子时，执行 -gcflags="-N -l" 指令：

$ go run -gcflags="-N -l" main.go 
0xc000092f06 0xc000092f06 true
&{} &{}
0x118c370 0x118c370 true

你看，两个比较的结果都是 true 了。

总结

在今天这篇文章中，我们针对 Go 语言中的空结构体（struct）的比较场景进行了进一步的补全。经过这两篇文章的洗礼，你会更好的理解 Go 结构体为什么叫既可比较又不可比较了。

而空结构比较的奇妙，主要原因如下：

• 若逃逸到堆上，空结构体则默认分配的是 runtime.zerobase 变量，是专门用于分配到堆上的 0 字节基础地址。因此两个空结构体，都是 runtime.zerobase，一比较当然就是 true 了。
• 若没有发生逃逸，也就分配到栈上。在 Go 编译器的代码优化阶段，会对其进行优化，直接返回 false。并不是传统意义上的，真的去比较了。

不会有人拿来出面试题，不会吧，为什么 Go 结构体说可比较又不可比较？

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参考

• 欧神的微信交流
• 曹大的一个空 struct 的“坑”