Go语言不建议用的Unsafe.Pointer的原因
本篇内容介绍了“ Go 语言不建议用的 Unsafe.Pointer的原因”的有关知识,在实际案例的操作过程中,不少人都会遇到这样的困境,接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧!希望大家仔细阅读,能够学有所成!
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大家在学习 Go 的时候,肯定都学过 “Go 的指针是不支持指针运算和转换” 这个知识点。为什么呢?
首先,Go 是一门静态语言,所有的变量都必须为标量类型。不同的类型不能够进行赋值、计算等跨类型的操作。
那么指针也对应着相对的类型,也在 Compile 的静态类型检查的范围内。同时静态语言,也称为强类型。也就是一旦定义了,就不能再改变它。
错误的示例
func main(){ num := 5 numPointer := &num flnum := (*float32)(numPointer) fmt.Println(flnum) }
输出结果:
# command-line-arguments ...: cannot convert numPointer (type *int) to type *float32
在示例中,我们创建了一个 num 变量,值为 5,类型为 int,准备干一番大事。
接下来我们取了其对于的指针地址后,试图强制转换为 *float32,结果失败...
万能的破壁 unsafe
针对刚刚的 “错误示例”,我们可以采用今天的男主角 unsafe 标准库来解决。它是一个神奇的包,在官方的诠释中,有如下概述:
围绕 Go 程序内存安全及类型的操作。
很可能会是不可移植的。
不受 Go 1 兼容性指南的保护。
简单来讲就是,不怎么推荐你使用,因为它是 unsafe(不安全的)。
但是在特殊的场景下,使用了它,可以打破 Go 的类型和内存安全机制,让你获得眼前一亮的惊喜效果。
unsafe.Pointer
为了解决这个问题,需要用到 unsafe.Pointer。它表示任意类型且可寻址的指针值,可以在不同的指针类型之间进行转换(类似 C 语言的 void * 的用途)。
其包含四种核心操作:
任何类型的指针值都可以转换为 Pointer。
Pointer 可以转换为任何类型的指针值。
uintptr 可以转换为 Pointer。
Pointer 可以转换为 uintptr。
在这一部分,重点看第一点、第二点。你再想想怎么修改 “错误的例子” 让它运行起来?
修改如下:
func main(){ num := 5 numPointer := &num flnum := (*float32)(unsafe.Pointer(numPointer)) fmt.Println(flnum) }
输出结果:
0xc4200140b0
在上述代码中,我们小加改动。通过 unsafe.Pointer 的特性对该指针变量进行了修改,就可以完成任意类型(*T)的指针转换。
需要注意的是,这时还无法对变量进行操作或访问,因为不知道该指针地址指向的东西具体是什么类型。不知道是什么类型,又如何进行解析呢?
无法解析也就自然无法对其变更了。
unsafe.Offsetof
在上小节中,我们对普通的指针变量进行了修改。那么它是否能做更复杂一点的事呢?
type Num struct{ i string j int64 } func main(){ n := Num{i: "EDDYCJY", j: 1} nPointer := unsafe.Pointer(&n) niPointer := (*string)(unsafe.Pointer(nPointer)) *niPointer = "煎鱼" njPointer := (*int64)(unsafe.Pointer(uintptr(nPointer) + unsafe.Offsetof(n.j))) *njPointer = 2 fmt.Printf("n.i: %s, n.j: %d", n.i, n.j) }
输出结果:
n.i: 煎鱼, n.j: 2
在剖析这段代码做了什么事之前,我们需要了解结构体的一些基本概念:
结构体的成员变量在内存存储上是一段连续的内存。
结构体的初始地址就是第一个成员变量的内存地址。
基于结构体的成员地址去计算偏移量。就能够得出其他成员变量的内存地址。
再回来看看上述代码,得出执行流程:
修改 n.i 值:i 为第一个成员变量。因此不需要进行偏移量计算,直接取出指针后转换为 Pointer,再强制转换为字符串类型的指针值即可。
修改 n.j 值:j 为第二个成员变量。需要进行偏移量计算,才可以对其内存地址进行修改。在进行了偏移运算后,当前地址已经指向第二个成员变量。接着重复转换赋值即可。
细节分析
需要注意的是,这里使用了如下方法(来完成偏移计算的目标):
1、uintptr:uintptr 是 Go 的内置类型。返回无符号整数,可存储一个完整的地址。后续常用于指针运算
type uintptr uintptr
2、unsafe.Offsetof:返回成员变量 x 在结构体当中的偏移量。更具体的讲,就是返回结构体初始位置到 x 之间的字节数。需要注意的是入参 ArbitraryType 表示任意类型,并非定义的 int。它实际作用是一个占位符
func Offsetof(x ArbitraryType) uintptr
在这一部分,其实就是巧用了 Pointer 的第三、第四点特性。这时候就已经可以对变量进行操作了。
糟糕的例子
func main(){ n := Num{i: "EDDYCJY", j: 1} nPointer := unsafe.Pointer(&n) ... ptr := uintptr(nPointer) njPointer := (*int64)(unsafe.Pointer(ptr + unsafe.Offsetof(n.j))) ... }
这里存在一个问题,uintptr 类型是不能存储在临时变量中的。因为从 GC 的角度来看,uintptr 类型的临时变量只是一个无符号整数,并不知道它是一个指针地址。
因此当满足一定条件后,ptr 这个临时变量是可能被垃圾回收掉的,那么接下来的内存操作,岂不成迷?
总结
简洁回顾两个知识点,如下:
第一是 unsafe.Pointer 可以让你的变量在不同的指针类型转来转去,也就是表示为任意可寻址的指针类型。
第二是 uintptr 常用于与 unsafe.Pointer 打配合,用于做指针运算,巧妙地很。
最后还是那句,没有特殊必要的话。是不建议使用 unsafe 标准库,它并不安全。虽然它常常能让你眼前一亮。
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文章题目:Go语言不建议用的Unsafe.Pointer的原因
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