golang unsafe 包
ArbitraryType 和 Pointer
Go 語(yǔ)言是強(qiáng)類型語(yǔ)言，并且出于安全的考慮，它不允許不同類型的指針互相轉(zhuǎn)換，比如*int不能轉(zhuǎn)為*float64。但是它提供了 unsafe 包來(lái)做轉(zhuǎn)換。
type ArbitraryType int
type Pointer *ArbitraryType
從命名可以看出，ArbitraryType 代表了任意類型，其實(shí)，ArbitraryType不是一個(gè)真正的類型，它只是一個(gè)占位符。而 Pointer 是其指針，并且是一種特殊意義的指針，它可以包含任意類型的地址，有點(diǎn)類似于 C 語(yǔ)言里的void* 指針，全能型的。
ArbitraryType 上有三個(gè)函數(shù)：
func Alignof（variable ArbitraryType）uintptr
func Offsetof（selector ArbitraryType）uintptr
func Sizeof（variable ArbitraryType）uintptr
與Golang中的大多數(shù)函數(shù)不同，上述三個(gè)函數(shù)的調(diào)用將始終在編譯時(shí)求值，而不是運(yùn)行時(shí)。 這意味著它們的返回結(jié)果可以分配給常量。（BTW，unsafe包中的函數(shù)中非唯一調(diào)用將在編譯時(shí)求值。當(dāng)傳遞給len和cap的參數(shù)是一個(gè)數(shù)組值時(shí)，內(nèi)置函數(shù)和cap函數(shù)的調(diào)用也可以在編譯時(shí)被求值。）
uintptr
uintptr 不是 unsafe 包的一部分，但是它總是和 unsafe 一起用。uintptr 是底層內(nèi)置類型，用于表示指針的值，區(qū)別在于go 語(yǔ)言中指針不可以參與計(jì)算，而 uintptr 可以。另外，指針和 uintptr 也是不可以直接轉(zhuǎn)換的。
特別需要注意的是，GC 不會(huì)把 uintptr 當(dāng)成指針，所以由 uintptr 變量表示的地址處的數(shù)據(jù)也可能被GC回收。
用法及注意事項(xiàng)
轉(zhuǎn)換不同類型的指針
func Float64bits(f float64) uint64 {
return *(*uint64)(unsafe.Pointer(&f))
}
把指針轉(zhuǎn)換成 uintptr
Converting a Pointer to a uintptr creates an integer value with no pointer semantics
//上面說(shuō)過的，uintptr 沒有指針的含義
如下轉(zhuǎn)換：
var a int64 = 0
pa := &a
up := uintptr(unsafe.Pointer(pa))
pa = &int64(1)
當(dāng) pa 地址改變，uintptr 是不會(huì)更新的。且當(dāng)只有 up 包含了變量 a 的地址，但是 GC 不會(huì)把 up 當(dāng)做指針，所以GC 會(huì)回收變量 a 。
uintptr 轉(zhuǎn)指針
p := &T{}
p = unsafe.Pointer(uintptr(p) + offset)
這里的 offset 得當(dāng)?shù)脑?，可以取?T 類型中沒有導(dǎo)出的值，這也是一個(gè)巧妙的用法，但是不推薦。注意這里不能寫成這樣：
p := &T{} // 1
up := uintptr(p) // 2
p = unsafe.Pointer(up + offset) //3
這樣非常危險(xiǎn)，因?yàn)橛锌赡茉?3 執(zhí)行之前，up 這個(gè)臨時(shí)變量被 GC ，最終操作的不知道是哪個(gè)內(nèi)存了。因此不能將 uintptr(p) 保存在變量中。
另外，在 C語(yǔ)言 中我們可以將 offset 設(shè)成 T 的長(zhǎng)度，然后直接對(duì)得到的地址進(jìn)行操作。但是在 go 語(yǔ)言中是不合法的，可以讀取，但不應(yīng)該操作分配給 T 內(nèi)存之外的部分，會(huì)引發(fā) panic：
panic: runtime error: invalid memory address or nil pointer dereference
系統(tǒng)調(diào)用時(shí)轉(zhuǎn)換指針
syscall.Syscall(SYS_READ, uintptr(fd), uintptr(unsafe.Pointer(p)), uintptr(n))
如上，當(dāng)系統(tǒng)調(diào)用需要一個(gè) uintptr 作為參數(shù)，也一定把 uintptr(..) 放在系統(tǒng)調(diào)用表達(dá)式的參數(shù)里，以防止被 GC。在系統(tǒng)調(diào)用過程中，不必?fù)?dān)心 uintptr 失效，它所持有的對(duì)象不會(huì)被 GC 。
reflect.Value.Pointer
在一些函數(shù)的返回值中，也可能出現(xiàn) uintptr，比如 reflect.Value.Pointer和reflect.Value.UnsafeAddr,對(duì)其轉(zhuǎn)換成指針的時(shí)候也要注意，不能有中間變量:
p := (*int)(unsafe.Pointer(reflect.ValueOf(new(int)).Pointer()))
//
// As in the cases above, it is invalid to store the result before the conversion:
//
// INVALID: uintptr cannot be stored in variable
// before conversion back to Pointer.
// u := reflect.ValueOf(new(int)).Pointer()
// p := (*int)(unsafe.Pointer(u))
Summary
- unsafe包用于Go編譯器，而不是Go運(yùn)行時(shí)。
- 使用unsafe作為程序包名稱只是讓你在使用此包是更加小心。
- 使用unsafe.Pointer并不總是一個(gè)壞主意，有時(shí)我們必須使用它。
- Golang的類型系統(tǒng)是為了安全和效率而設(shè)計(jì)的。 但是在Go類型系統(tǒng)中，安全性比效率更重要。 通常Go是高效的，但有時(shí)安全真的會(huì)導(dǎo)致Go程序效率低下。 unsafe包用于有經(jīng)驗(yàn)的程序員通過安全地繞過Go類型系統(tǒng)的安全性來(lái)消除這些低效。
- unsafe包可能被濫用并且是危險(xiǎn)的
- 涉及到 uintptr 轉(zhuǎn)指針時(shí)，一定注意不能有中間變量
(續(xù))question
在關(guān)于操作不可知內(nèi)存的時(shí)候，會(huì)有一些莫名其妙的現(xiàn)象，如下代碼是 gocn 上一篇文章里的：
func main() {
illegalUseB()
}
func illegalUseB() {
a := [4]int{0, 1, 2, 3}
p := unsafe.Pointer(&a)
for i := 0; i <= len(a); i++ {
*(*int)(p) = 1
fmt.Println(i, ":", *(*int)(p))
// panic at the above line for the last iteration, when i==4.
// runtime error: invalid memory address or nil pointer dereference
p = unsafe.Pointer(uintptr(p) + 8)
}
}
運(yùn)行這段代碼，報(bào)錯(cuò)如下：
0 : 1
1 : 1
2 : 1
3 : 1
panic: runtime error: invalid memory address or nil pointer dereference
[signal SIGSEGV: segmentation violation code=0x1 addr=0x1 pc=0x100ca32]
...
但是比較詭異的情況如下：
func illegalUseB() {
a := [4]int{0, 1, 2, 3}
p := unsafe.Pointer(&a)
for i := 0; i <= len(a); i++ {
fmt.Println(i, ":", *(*int)(p))
// panic at the above line for the last iteration, when i==4.
// runtime error: invalid memory address or nil pointer dereference
p = unsafe.Pointer(uintptr(p) + 8)
*(*int)(p) = 1 // 調(diào)整了位置
}
}
或者如下：
func illegalUseB() {
a := [4]int{0, 1, 2, 3}
p := unsafe.Pointer(&a)
for i := 0; i <= len(a); i++ {
*(*int)(p) = 1
fmt.Println(i, ":", *(*int)(p), (*int)(p)) // 多輸出了一個(gè)值
// panic at the above line for the last iteration, when i==4.
// runtime error: invalid memory address or nil pointer dereference
p = unsafe.Pointer(uintptr(p) + 8)
}
}
這兩種情況都不會(huì)報(bào)錯(cuò)。按理說(shuō)都是操作了聲明變量以外的內(nèi)存，但是沒有向之前一樣報(bào)錯(cuò)，不知道是什么原因。我的 go SDK 版本是 1.9.1，如果你知道的話麻煩告訴我，謝！
