解读unsafe.Pointer和uintptr的区别

2023-02-10 12:00

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unsafe 包

func Alignof(x ArbitraryType) uintptr
func Offsetof(x ArbitraryType) uintptr
func Sizeof(x ArbitraryType) uintptr
type ArbitraryType int
type Pointer *ArbitraryType

在unsafe包中，只提供了3个函数，两个类型。就这么少的量，却有着超级强悍的功能。

ArbitraryType

// 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 Goexpression.

// ArbitryType仅用于文档目的，实际上并非不安全包的一部分。它表示任意Go表达式的类型。
type ArbitraryType int

ArbitraryType 是以int为基础定义的一个新类型，但是Go 语言unsafe包中，对ArbitraryType赋予了特殊的意义，通常，把interface{}看作是任意类型，那么ArbitraryType这个类型，在Go 语言系统中，比interface{}还要随意。

Pointer

Pointer 是ArbitraryType指针类型为基础的新类型，在Go 语言系统中，可以把Pointer类型，理解成任何指针的亲爹。

Go 语言的指针类型长度与int类型长度，在内存中占用的字节数是一样的。ArbitraryType类型的变量也可以是指针。

// Alignof返回变量对齐字节数量
func Alignof(x ArbitraryType) uintptr
// Offsetof返回变量指定属性的偏移量，所以如果变量是一个struct类型，不能直接将这个struct类型的变量当作参数，只能将这个struct类型变量的属性当作参数。
func Offsetof(x ArbitraryType) uintptr
// Sizeof 返回变量在内存中占用的字节数，切记，如果是slice，则不会返回这个slice在内存中的实际占用长度。
func Sizeof(x ArbitraryType) uintptr

unsafe中，通过ArbitraryType 、Pointer 这两个类型，可以将其他类型都转换过来，然后通过这三个函数，分别能取长度，偏移量，对齐字节数，就可以在虚拟内存中来回调度。

指针运算

uintptr这个基础类型，在Go 语言中，字节长度是与int一致。
通常Pointer不能参与指针运算，比如要在某个指针地址上加上一个偏移量，Pointer是不能做这个运算的
只有将Pointer类型先转换成uintptr类型，做完地址加减法运算后，再转换成Pointer类型，通过*操作达到取值、修改值的目的。
unsafe.Pointer其实就是类似C的void *，在Go 语言中是用于各种指针相互转换的桥梁，也即是通用指针。它可以让任意类型的指针实现相互转换，也可以将任意类型的指针转换为 uintptr 进行指针运算。
uintptr是Go 语言的内置类型，是能存储指针的整型， uintptr 的底层类型是int，它和unsafe.Pointer可相互转换。

unsafe.Pointer和uintptr的区别

unsafe.Pointer只是单纯的通用指针类型，用于转换不同类型指针，它不可以参与指针运算；
而uintptr是用于指针运算的，GC 不把 uintptr 当指针，也就是说 uintptr 无法持有对象， uintptr 类型的目标会被回收；
unsafe.Pointer 可以和普通指针进行相互转换；
unsafe.Pointer 可以和 uintptr 进行相互转换。

unsafe包简单使用

准备结构体，成员不导出

初始化结构体

func main() {
	s:=pkg.UnsafeStruct{}
	// {0 0}
	fmt.Println(s)
}

众所周知，结构体的地址就是第一个成员的地址

func main() {
	s:=pkg.UnsafeStruct{}

	// 取成员1
	field1Pointer:=unsafe.Pointer(&s)
	fmt.Println(field1Pointer)
	// 转为int32类型指针
	field1Ptr:=(*int32)(field1Pointer)
	fmt.Println(*field1Ptr)
}

赋值，可以看到私有字段已经被改变

func main() {
	s:=pkg.UnsafeStruct{}

	// 取成员1
	field1Pointer:=unsafe.Pointer(&s)
	fmt.Println(field1Pointer)
	// 转为int32类型指针
	field1Ptr:=(*int32)(field1Pointer)
	fmt.Println(*field1Ptr)

	// 赋值
	*field1Ptr = 10
	fmt.Println(s)
}

利用偏移量改变字段2的值

func main() {
	s:=pkg.UnsafeStruct{}

	// 取成员1
	field1Pointer:=unsafe.Pointer(&s)
	fmt.Println(field1Pointer)
	// 转为int32类型指针
	field1Ptr:=(*int32)(field1Pointer)
	fmt.Println(*field1Ptr)

	// 赋值
	*field1Ptr = 1314
	fmt.Println(s)

	// 获取成员2的Pointer
	filed2Pointer:= unsafe.Pointer(uintptr(field1Pointer)+ unsafe.Sizeof(int64(0)))
	fmt.Println(filed2Pointer)
	// 转为int64类型指针
	field2Ptr:=(*int64)(filed2Pointer)
	fmt.Println(*field2Ptr)

	// 赋值
	*field2Ptr = 520
	fmt.Println(s)
}