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Go语言不建议用的Unsafe.Pointer的原因

本篇内容介绍了“ Go 语言不建议用的 Unsafe.Pointer的原因”的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！

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大家在学习 Go 的时候，肯定都学过 “Go 的指针是不支持指针运算和转换” 这个知识点。为什么呢?

首先，Go 是一门静态语言，所有的变量都必须为标量类型。不同的类型不能够进行赋值、计算等跨类型的操作。

那么指针也对应着相对的类型，也在 Compile 的静态类型检查的范围内。同时静态语言，也称为强类型。也就是一旦定义了，就不能再改变它。

错误的示例

func main(){  num := 5  numPointer := &num   flnum := (*float32)(numPointer)  fmt.Println(flnum) }

输出结果：

# command-line-arguments ...: cannot convert numPointer (type *int) to type *float32

在示例中，我们创建了一个 num 变量，值为 5，类型为 int，准备干一番大事。

接下来我们取了其对于的指针地址后，试图强制转换为 *float32，结果失败...

万能的破壁 unsafe

针对刚刚的 “错误示例”，我们可以采用今天的男主角 unsafe 标准库来解决。它是一个神奇的包，在官方的诠释中，有如下概述：

  • 围绕 Go 程序内存安全及类型的操作。

  • 很可能会是不可移植的。

  • 不受 Go 1 兼容性指南的保护。

简单来讲就是，不怎么推荐你使用，因为它是 unsafe(不安全的)。

但是在特殊的场景下，使用了它，可以打破 Go 的类型和内存安全机制，让你获得眼前一亮的惊喜效果。

unsafe.Pointer

为了解决这个问题，需要用到 unsafe.Pointer。它表示任意类型且可寻址的指针值，可以在不同的指针类型之间进行转换(类似 C 语言的 void *  的用途)。

其包含四种核心操作：

  • 任何类型的指针值都可以转换为 Pointer。

  • Pointer 可以转换为任何类型的指针值。

  • uintptr 可以转换为 Pointer。

  • Pointer 可以转换为 uintptr。

在这一部分，重点看第一点、第二点。你再想想怎么修改 “错误的例子” 让它运行起来?

修改如下：

func main(){  num := 5  numPointer := &num   flnum := (*float32)(unsafe.Pointer(numPointer))  fmt.Println(flnum) }

输出结果：

0xc4200140b0

在上述代码中，我们小加改动。通过 unsafe.Pointer 的特性对该指针变量进行了修改，就可以完成任意类型(*T)的指针转换。

需要注意的是，这时还无法对变量进行操作或访问，因为不知道该指针地址指向的东西具体是什么类型。不知道是什么类型，又如何进行解析呢?

无法解析也就自然无法对其变更了。

unsafe.Offsetof

在上小节中，我们对普通的指针变量进行了修改。那么它是否能做更复杂一点的事呢?

type Num struct{  i string  j int64 }  func main(){  n := Num{i: "EDDYCJY", j: 1}  nPointer := unsafe.Pointer(&n)   niPointer := (*string)(unsafe.Pointer(nPointer))  *niPointer = "煎鱼"   njPointer := (*int64)(unsafe.Pointer(uintptr(nPointer) + unsafe.Offsetof(n.j)))  *njPointer = 2   fmt.Printf("n.i: %s, n.j: %d", n.i, n.j) }

输出结果：

n.i: 煎鱼, n.j: 2

在剖析这段代码做了什么事之前，我们需要了解结构体的一些基本概念：

  • 结构体的成员变量在内存存储上是一段连续的内存。

  • 结构体的初始地址就是第一个成员变量的内存地址。

  • 基于结构体的成员地址去计算偏移量。就能够得出其他成员变量的内存地址。

再回来看看上述代码，得出执行流程：

  • 修改 n.i 值：i 为第一个成员变量。因此不需要进行偏移量计算，直接取出指针后转换为 Pointer，再强制转换为字符串类型的指针值即可。

  • 修改 n.j 值：j  为第二个成员变量。需要进行偏移量计算，才可以对其内存地址进行修改。在进行了偏移运算后，当前地址已经指向第二个成员变量。接着重复转换赋值即可。

细节分析

需要注意的是，这里使用了如下方法(来完成偏移计算的目标)：

1、uintptr：uintptr 是 Go 的内置类型。返回无符号整数，可存储一个完整的地址。后续常用于指针运算

type uintptr uintptr

2、unsafe.Offsetof：返回成员变量 x 在结构体当中的偏移量。更具体的讲，就是返回结构体初始位置到 x 之间的字节数。需要注意的是入参  ArbitraryType 表示任意类型，并非定义的 int。它实际作用是一个占位符

func Offsetof(x ArbitraryType) uintptr

在这一部分，其实就是巧用了 Pointer 的第三、第四点特性。这时候就已经可以对变量进行操作了。

糟糕的例子

func main(){  n := Num{i: "EDDYCJY", j: 1}  nPointer := unsafe.Pointer(&n)     ...   ptr := uintptr(nPointer)  njPointer := (*int64)(unsafe.Pointer(ptr + unsafe.Offsetof(n.j)))  ... }

这里存在一个问题，uintptr 类型是不能存储在临时变量中的。因为从 GC 的角度来看，uintptr  类型的临时变量只是一个无符号整数，并不知道它是一个指针地址。

因此当满足一定条件后，ptr 这个临时变量是可能被垃圾回收掉的，那么接下来的内存操作，岂不成迷?

总结

简洁回顾两个知识点，如下：

  • 第一是 unsafe.Pointer 可以让你的变量在不同的指针类型转来转去，也就是表示为任意可寻址的指针类型。

  • 第二是 uintptr 常用于与 unsafe.Pointer 打配合，用于做指针运算，巧妙地很。

最后还是那句，没有特殊必要的话。是不建议使用 unsafe 标准库，它并不安全。虽然它常常能让你眼前一亮。

“ Go 语言不建议用的 Unsafe.Pointer的原因”的内容就介绍到这里了，感谢大家的阅读。如果想了解更多行业相关的知识可以关注创新互联网站，小编将为大家输出更多高质量的实用文章！


新闻标题：Go语言不建议用的Unsafe.Pointer的原因
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