go語言指針類型的使用

go語言的指針類型

簡單地說go語言的指針類型和C/C++的指針類型用法是一樣的,除了出去安全性的考慮,go語言增加了一些限制,包括如下幾條:

  1. 不同類型的指針不能互相轉(zhuǎn)化,例如*int, int32, 以及int64
  2. 任何普通指針類型*T和uintptr之間不能互相轉(zhuǎn)化
  3. 指針變量不能進(jìn)行運(yùn)算, 比如C/C++里面的++, --運(yùn)算

舉例來說

package main

import ( "fmt" )

func main() {
   i1 := int(1)
   i2 := int32(1)
   i3 := int64(1)

   p1 := &i1
   p2 := &i2
   p3 := &i3

   p1 = (* int)(p2)
   p1 = (* int)(p3)

   p2 = (* int32)(p1)
   p2 = (* int32)(p3)

   p3 = (* int64)(p1)
   p3 = (* int64)(p2)

   p1 = p1 + 8

   fmt.Printf("p1=%p,p2=%p,p3=%p\n", p1, p2, p3);
}

go編譯器會對所有的指針類型轉(zhuǎn)換都報(bào)錯,也對指針的運(yùn)算報(bào)錯了,如下:

$ go build main.go
# command-line-arguments
./main.go:14: cannot convert p2 (type *int32) to type *int
./main.go:15: cannot convert p3 (type *int64) to type *int
./main.go:17: cannot convert p1 (type *int) to type *int32
./main.go:18: cannot convert p3 (type *int64) to type *int32
./main.go:20: cannot convert p1 (type *int) to type *int64
./main.go:21: cannot convert p2 (type *int32) to type *int64
./main.go:23: invalid operation: p1 + 8 (mismatched types *int and int)

但是go語言同時也提供了一個unsafe.Pointer包,在它的幫助下,一切操作都是可行的了。不過請注意,這些操作都是不安全的,因?yàn)閡nsafe包里面提供的函數(shù)打破Go類型系統(tǒng)和內(nèi)存管理的安全機(jī)制,需要使用者非常小心,這也就是其包名為什么叫做unsafe。

unsafe包

包unsafe提供了下面兩條重要的指針相關(guān)的功能:

  • 任何類型的指針都可以被轉(zhuǎn)換為unsafe.Pointer類型,反之亦然
  • 一個uintptr值可以被轉(zhuǎn)換為unsafe.Pointer類型,反之亦然

對照前面提到的go語言對指針使用的限制,這兩條擴(kuò)展就是針對前面對指針使用的限制而定制擴(kuò)展的。

通過第一條,使得指針類型之間的轉(zhuǎn)換成為可能,先把原指針類型轉(zhuǎn)換成unsafe.Pointer,然后再把unsafe.Pointer轉(zhuǎn)化成目標(biāo)指針類型。
再通過第二條,使得指針的運(yùn)算成為可能,先把原指針轉(zhuǎn)換unsafe.Pointer,再把unsafe.Pointer轉(zhuǎn)化成uintptr,然后進(jìn)行數(shù)值的運(yùn)算,接著在把運(yùn)算后的值轉(zhuǎn)換回unsafe.Pointer,最后把unsafe.Pointer轉(zhuǎn)換回對應(yīng)的原始數(shù)據(jù)指針。

在這里補(bǔ)充對unsafe.Pointer和uintptr兩種類型單獨(dú)解釋兩句:

  • unsafe.Pointer是一個指針類型,指向的值不能被解析,類似于C/C++里面的(void *),只說明這是一個指針,但是指向什么的不知道。
  • uintptr 是一個整數(shù)類型,這個整數(shù)的寬度足以用來存儲一個指針類型數(shù)據(jù);那既然是整數(shù)類類型,當(dāng)然就可以對其進(jìn)行運(yùn)算了。

舉一個使用例子

package main

import (
  "fmt"
  "unsafe"
)

func main() {
   var ii [4]int = [4]int{ 11, 22, 33, 44 }

   var p0 * int          = &ii[0]               // p0 point to first element
   var p1 unsafe.Pointer = unsafe.Pointer(p0)   // convert (* int) to unsafe.Pointer
   var p2 uintptr        = uintptr(p1)          // convert unsafe.Pointer to uintptr
   p2 += 8                                      // computing uintptr with plus 8, i.e, the next element address
   var p3 unsafe.Pointer = unsafe.Pointer(p2)   // convert uintptr back to unsafe.Pointer
   var p4 * int64        = (* int64)(p3)        // convert unsafe.Pointer to another type pointer, (* int64)

   fmt.Printf("*p0=%d,*p4=%d\n", *p0, *p4);
}

這個例子,定義了一個int數(shù)組,然后定義一個指向第一個元素的指針,接著運(yùn)算這個指針,讓它指向下一個元素,最后以int64的格式打印出下一個元素的值。

$ go build && ./main 
*p0=11,*p4=22

關(guān)于unsafe.Pointer的詳細(xì)說明

請參考官方文檔
https://golang.org/pkg/unsafe/#Pointer

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