Go语言:指针和unsafe.Pointer有什么区别?

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Go语言:指针和unsafe.Pointer有什么区别?相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

指针类型转换

在 Go 语言中,处于安全考虑,是不允许两个指针类型进行转换的,比如 int 不能转为 float64。

func main() {
    i := 5
    ip := &i
    var fp *float64 = (*float64)(ip)
}

运行结果:

cannot convert ip (type * int) to type * float64

发现报错了,并不能进行强制转型。
如果你非要~,那么 Go 提供了 unsafe 包,使用包里的 Pointer 来进行转换!

unsafe.Pointer

unsafe.Pointer 是一种特殊意义的指针,可以表示任意类型的地址。使用它可以进行两个指针类型的转换。

func main() {
   i:= 5
   ip := &i
   var fp *float64 = (*float64)(unsafe.Pointer(ip))
   *fp = *fp * 6
   fmt.Println(i)
}

示例中我们通过 unsafe.Pointer 可以在不同指针类型之间做任何转换。我们看下 unsafe.Pointer 的源码定义:

// ArbitraryType is here for the purposes of documentation
// only and is not actually part of the unsafe package. 
// It represents the type of an arbitrary Go expression.
type ArbitraryType int
type Pointer *ArbitraryType
  • ArbitraryType 可以表示任何类型,ArbitraryType 我们无需关注太多,知道它可以表示任何类型即可
  • unsafe.Pointer 是 *ArbitraryType,表明 unsafe.Pointer 是任何类型的指针,是一个通用型的指针,可以表示任何内存地址。

uintptr 指针类型

uintptr 也是一种指针类型,也可以表示任何类型,和 unsafe.Pointer 的区别是,uintptr 可以进行运算。通过 uintptr 可以对指针偏移进行计算,来达到访问特定的内存,对特定内存进行读写的目的。
示例:

func main() {
   p := new(person)
   //Name是person的第一个字段不用偏移,即可通过指针修改
   pName := (*string)(unsafe.Pointer(p))
   *pName = "微客鸟窝"
   //Age并不是person的第一个字段,所以需要进行偏移,这样才能正确定位到Age字段这块内存,才可以正确的修改
   pAge := (*int)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(p))+unsafe.Offsetof(p.Age)))
   *pAge = 20
   fmt.Println(*p)
}
type person struct {
   Name string
   Age int
}
//运行结果:
{微客鸟窝 20}

解析:

  1. 先使用 new 函数声明一个 *person 类型的指针变量 p。
  2. 然后把 person 类型的指针变量 p 通过 unsafe.Pointer,转换为 string 类型的指针变量 pName。
  3. 因为 person 这个结构体的第一个字段就是 string 类型的 Name,所以 pName 这个指针就指向 Name 字段(偏移为 0),对 pName 进行修改其实就是修改字段 Name 的值。
  4. 因为 Age 字段不是 person 的第一个字段,要修改它必须要进行指针偏移运算。所以需要先把指针变量 p 通过 unsafe.Pointer 转换为 uintptr,这样才能进行地址运算。具体偏移多少?可以通过函数 unsafe.Offsetof 计算出来,该函数返回的是一个 uintptr 类型的偏移量,有了这个偏移量就可以通过 + 号运算符获得正确的 Age 字段的内存地址了,也就是通过 unsafe.Pointer 转换后的 *int 类型的指针变量 pAge。
  5. 如果要进行指针运算,要先通过 unsafe.Pointer 转换为 uintptr 类型的指针。指针运算完毕后,还要通过 unsafe.Pointer 转换为真实的指针类型,这样可以对这块内存进行赋值或取值操作。
  6. 有了指向字段 Age 的指针变量 pAge,就可以对其进行赋值操作,修改字段 Age 的值了。
  7. 示例仅仅为了演示uintptr的指针运算,正常编码结构体赋值没有这么复杂:

    p :=new(person)
    p.Name = "微客鸟窝"
    p.Age = 20
    fmt.Println(*p)
    } 

指针转换规则

三种指针类型:*T、unsafe.Pointer、unitptr

*T ←互转→ unsafe.Pointer ←互转→ unitptr

  • unsafe.Pointer 主要用于指针类型的转换,是各个指针类型转换的桥梁。
  • uintptr 主要用于指针运算,尤其是通过偏移量定位不同的内存。

unsafe.Sizeof

Sizeof 函数可以返回一个类型所占用的内存大小,这个大小只与类型有关,和类型对应的变量存储的数据大小无关,比如 bool 型占用一个字节、int8 也占用一个字节。
通过 Sizeof 函数可以查看任何类型占用的内存大小,示例:

package main

import (
    "fmt"
    "unsafe"
)

func main() {
    fmt.Println(unsafe.Sizeof(true)) //1
    fmt.Println(unsafe.Sizeof(int8(0 //1
    fmt.Println(unsafe.Sizeof(int16(10))) //2
    fmt.Println(unsafe.Sizeof(int32(10000000))) //2
    fmt.Println(unsafe.Sizeof(int64(10000000000000))) //1
    fmt.Println(unsafe.Sizeof(int(10000000000000000)))
    fmt.Println(unsafe.Sizeof(string("微客鸟窝")))
    fmt.Println(unsafe.Sizeof([]string{"有码无尘","无尘"}))
}
  • 对于整型,占用的字节数意味着这个类型存储数字范围的大小,比如 int8 占用一个字节,也就是 8bit,所以它可以存储的大小范围是 -128~~127,也就是 −2^(n-1) 到 2^(n-1)−1。其中 n 表示 bit,int8 表示 8bit,int16 表示 16bit,以此类推。
  • 对于和平台有关的 int 类型,要看平台是 32 位还是 64 位,会取最大的。
  • 一个 struct 结构体的内存占用大小,等于它包含的字段类型内存占用大小之和。

以上是关于Go语言:指针和unsafe.Pointer有什么区别?的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

深度解密Go语言之unsafe

图解Go的unsafe.Pointer

图解Go的unsafe.Pointer

[go]指针

Go语言阅读小笔记,来自知呼达达关于unsafe.Pointer的分享.

golang unsafe.Pointer使用原则以及 uintptr 隐藏的坑