Go 指针

2024-04-06 16:16:31

普通指针：*T

对于任意类型 T，它所对应的指针类型就是 *T

var i int
var ip *int

var s string
var sp *string

Go 是强类型，不同类型对应的 *T 不可相互转换、不可相互赋值、不可做比较、普通指针不可参与计算。

万能指针：unsafe.Pointer

unsafe.Pointer 与 *T 的关系，就好比 interface{} 和 T 的关系，也就是说 unsafe.Pointer 可以承载任意类型的 *T，它们之间可以互相转换，这就赋予了开发者直接操作指定内存的权力（效果不明显，配合 uintptr 服用效果最佳）

var i int = 1
pointer := unsafe.Pointer(&i) // *int -> pointer
p := (*int)(pointer)    // pointer -> *int
*p = 2
fmt.Println(i)   // 2

unsafe.Pointer 提供的操作

// Pointer(*T) 将 *T 转化为 Pointer，也是结构体对应的内存的开始地址
type Pointer *ArbitraryType

// Sizeof(T) 返回 T 占用字节数
func Sizeof(x ArbitraryType) uintptr

// Offsetof 返回结构体成员在内存中的位置离结构体起始处的字节数，所传参数必须是结构体的成员
func Offsetof(x ArbitraryType) uintptr

魔幻指针：uintptr

uintptr 解除了指针无法参与计算的封禁。官方对其定义为：

uintptr is an integer type that is large enough to hold the bit pattern of any pointer.

integer 类型、可以承载任意 pointer。都是 integer 了，参与计算分分钟。

func main() {
	var person = new(Person)
	fmt.Println(&person)                 // 0xc00000e028
	fmt.Println(unsafe.Pointer(&person)) // 0xc00000e028
	fmt.Println(*person)                 // { 0}

	// 获取 name 字段对应的地址
	// unsafe.Pointer(person) 将 *Person 转化为 Pointer
	// uintptr(unsafe.Pointer(person)) 将 Pointer 转化为 uintptr
	// unsafe.Offsetof(person.name) 获取 name 字段相对于结构体结构体起始处的偏移量
	// uintptr(unsafe.Pointer(person)) + unsafe.Offsetof(person.name)) 计算 name 字段对应的内存地址
	// unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(person)) + unsafe.Offsetof(person.name)) 将 uintptr 转为 Pointer
	// (*string)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(person)) + unsafe.Offsetof(person.name))) 将 Pointer 转化为 *string
	name := (*string)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(person)) + unsafe.Offsetof(person.name)))
	// 获取 age 字段对应的地址
	age := (*int)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(person)) + unsafe.Offsetof(person.age)))

	// 修改字段值
	*name = "TT"
	*age = 18

	fmt.Println(*person) // {TT 18}
}

type Person struct {
	name string
	age  int
}

零拷贝：string 和 byte 切片的转换

完整示例代码：

func main() {
    s := "Hello World!"
    bytes := string2bytes(s)
    str := bytes2string(bytes)
    fmt.Println(str)
}

func string2bytes(s string) []byte {
    arr := *(*[2]int)(unsafe.Pointer(&s))
    bytes := [3]int{
        arr[0],
        arr[1],
        arr[1],
    }
    return *(*[]byte)(unsafe.Pointer(&bytes))
}

func bytes2string(bytes []byte) string {
    return *(*string)(unsafe.Pointer(&bytes))
}

示例代码解读：

Go 对 string 的定义：

// src/runtime/string.go
type stringStruct struct {
    str unsafe.Pointer
    len int
}

说白了就是一个结构体，结构体内部是两个 int 类型的字段。Go 对于 struct 的内存分配是连续的，对数组的内存分配也是连续的，那我们通过 unsafe.Pointer 做桥梁，把 *string 转化为 *[2]int 是完全可行的，所以就有了

arr := *(*[2]int)(unsafe.Pointer(&s))

arr[0] 就是 stringStruct 结构体中的 str 字段，arr[1] 就是 len 字段。

Go 对 slice 的定义：

// src/runtime/slice.go
type slice struct {
    array unsafe.Pointer
    len   int
    cap   int
}

和 string 的定义差不多，多了一个 int 类型的 cap 字段而已，使用 unsafe.Pointer 做桥梁，可以和 *[3]int 类型相互转化，所以就有了

bytes := [3]int{
    arr[0],
    arr[1],
    arr[1],
}
return *(*[]byte)(unsafe.Pointer(&bytes))

至于 return *(*string)(unsafe.Pointer(&bytes)) 操作，通过上面解释我们可以知道，它其实就相当于

arr1 := [3]int{1, 2, 3}
arr2 := *(*[2]int)(unsafe.Pointer(&arr1))
fmt.Println(arr2)

原文地址：http://zero-tt.fun/go/pointer/

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