Golang 語言中的非類型安全指針
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介紹
Golang 語言中的 unsafe 包中包含的操作會繞過 Golang 程序的類型安全檢查，直接操作內存，從而達到提升性能的目的。導入 unsafe 包可能是不可移植（non-portable）的（隨着 Golang 的版本迭代，可能會失效），並且不受 Go 1 兼容性準則的保護，所以我們應該謹慎使用。
本文主要介紹 unsafe 包的 unsafe.Pointer，它表示任意類型的指針，它類似於 C 語言中的無類型指針 void*，可以作爲指針類型 *T 和 uintptr 類型值之間互相轉換的中轉站。
我們知道 Golang 語言中的指針類型 *T，表示一個指向 T 類型變量的指針，因爲 Golang 語言是強類型的靜態語言，爲了安全考慮，規定兩個不同的指針類型之間不可以互相轉換，比如 *int 不能與 *float64 互相轉換。但是，實際上是可以使用 unsafe.Pointer 進行轉換。
Golang 語言中的內置數據類型 uintptr 也可以表示任何指針，它實際是數值類型，可以用於存儲內存地址。它和 unsafe.Pointer 最大的區別是 unsafe.Pointer 不支持指針運算，比如 + 運算符，但 uintptr 可以支持。以下是 uintptr 的源碼：
1// uintptr is an integer type that is large enough to hold the bit pattern of
2// any pointer.
3type uintptr uintptr
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unsafe.Ponter 類型
有了前面內容的鋪墊，我們開始介紹 unsafe.Ponter，它表示指向任意類型的指針。以下是 unsafe 包的源碼：
1// ArbitraryType is here for the purposes of documentation only and is not actually
2// part of the unsafe package. It represents the type of an arbitrary Go expression.
3type ArbitraryType int
4type Pointer *ArbitraryType
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unsafe.Ponter 類型有四個轉換規則：
-
任何類型的指針值
*T都可以轉換爲unsafe.Pointer。 -
unsafe.Pointer可以轉換爲任何類型的指針值*T。 -
uintptr 可以轉換爲
unsafe.Pointer。 -
unsafe.Pointer可以轉換爲 uintptr。
unsafe.Pointer 允許程序繞過類型安全檢查讀寫任意內存，所以使用時應格外小心。
unsafe.Pointer 包含 6 個使用模式：
-
使用
unsafe.Pointer作爲中轉，將一個指針類型*T轉換爲另外一個指針類型*T。 -
將
unsafe.Pointer轉換爲 uintptr（但不返回給unsafe.Pointer），然後使用 uintptr 值。 -
將
unsafe.Pointer轉換爲 uintptr，然後使用 uintptr 值進行算術運算，最後將運算結果 uintptr 值再轉換爲unsafe.Pointer。 -
調用
syscall.Syscall時，將unsafe.Pointer轉換爲 uintptr 值，作爲參數傳遞。 -
將
reflect.Value.Pointer或reflect.Value.UnsafeAddr的返回結果 uintptr 值，從 uintptr 轉換爲unsafe.Pointer。 -
將
reflect.SliceHeader或reflect.StringHeader值的 Data 字段與unsafe.Pointer進行轉換。
03
unsafe.Pointer 和 uintptr 使用示例
因爲 unsafe.Pointer 不支持運算，所以如果需要指針運算，還需要藉助 uintptr 實現。以下示例是通過指針偏移對 struct 結構體中的字段進行指針運算操作，從而找到該字段的內存地址。
1package main
2
3import (
4 "fmt"
5 "unsafe"
6)
7
8type user struct {
9 name string
10 age uint
11}
12func main () {
13 // 定義一個指針變量
14 student := new(user)
15 // user 結構體中的 name 字段是第一個字段，可以直接通過指針修改，不需要使用偏移
16 studentName := (*string)(unsafe.Pointer(student))
17 *studentName = "lucy"
18 // user 結構體中的 age 字段不是第一個字段，所以需要使用偏移才能找到 age 字段的內存地址，修改值
19 studentAge := (*uint)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(student)) + unsafe.Offsetof(student.age)))
20 *studentAge = 18
21 fmt.Println(*student)
22}
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24
閱讀上面這段代碼，我們使用 new 函數定義了一個 *user 類型的指針變量 student，然後使用 unsafe.Pointer 將 *user 類型的指針變量 student 轉換爲 *string 類型的指針變量 studentName，然後修改 studentName 的值，實際上就是修改 name 字段的值。
因爲 age 字段不是 user 結構體的第一個字段，所以需要先使用偏移量找到 age 字段的內存地址，具體操作步驟是：先將 student 指針變量通過 unsafe.Pointer 和 uintptr 轉換爲 uintptr，然後就可以使用函數 unsafe.Offsetof 計算出 age 字段的偏移量，該函數返回結果也是 uintptr 類型，因爲 uintptr 支持運算，最後使用 + 運算符獲取 age 字段的內存地址。
找到 age 字段的內存地址之後，還要使用 unsafe.Pointer 轉換爲 *uint 指針類型，纔可以對該內存地址進行讀寫操作。
該示例主要是爲了方便介紹 uintptr 指針運算，沒有實際意義。
04
總結
本文介紹了非類型安全指針，它可用於指針類型之間互相轉換，但是它繞開了類型安全檢查，同時隨着 Golang 的版本迭代，unsafe 包可能會失效，並且 unsafe 包不受 Go 1 兼容性準則的保護，所以我們應該謹慎使用。
參考資料：
https://golang.org/pkg/unsafe/#Pointer
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來源：https://mp.weixin.qq.com/s/MvULt7x0m4IBmz1bNzLvCQ