Golang unsafe包使用模式详解

Pointer代表一个指向任意类型的指针。有四种特殊的操作，可以在Pointer类型上进行，但对其他类型并不能使用：

任意类型的指针都可以转化为一个Pointer

一个Pointer可以转化为任意类型的指针

一个uintptr可以转化为一个Pointer

一个Pointer可以转化为一个uintptr

因此，指针允许程序越过类型系统并读写任意内存。 使用时应格外小心。

以下涉及Pointer的模式是有效的

不使用这些模式的代码今天可能无效，或者将来变得无效。即使以下有效模式也带有重要的警告。

1.Conversion of a *T1 to Pointer to *T2.

T2不大于T1，并且两个共享相同的内存布局，这种转换允许将一种类型的数据重新解释为另一种类型的数据.例如math.Float64bits的实现：

funcFloat64bits(ffloat64)uint64{return*(*uint64)(unsafe.Pointer(&f))}

2. Conversion of a Pointer to a uintptr (but not back to Pointer).

将Pointer转换为uintptr会生成所指向的值的内存地址（整数）。 这种uintptr的通常用法是打印它。

将uintptr转换回Pointer通常是无效的。

uintptr是整数，不是引用。 将Pointer转换为uintptr会创建一个没有指针语义的整数值。 即使uintptr保留了某个对象的地址，垃圾回收器也不会在对象移动时更新该uintptr的值，该uintptr也不会使该对象被回收。

其余模式枚举了从uintptr到Pointer的唯一有效转换。

3.Conversion of a Pointer to a uintptr and back, with arithmetic.

如果p指向已分配的对象，则可以通过转换为uintptr，添加偏移量并将其转换回Pointer的方式进入对象。

p=unsafe.Pointer(uintptr(p)+offset)

此模式最常见的用法是访问结构或数组元素中的字段

//二者是等效的f:=unsafe.Pointer(&s.f)//f:=unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&s))+unsafe.Offsetof(s.f))

//二者是等效的e:=unsafe.Pointer(&x[i])//e:=unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&x[0]))+i*unsafe.Sizeof(x[0]))

以这种方式从指针添加和减去偏移量都是有效的。在所有情况下，结果都必须继续指向原始分配的对象。

与C语言不同，将指针移到其原始分配的末尾是无效的：

//INVALID:endpointsoutsideallocatedspace.varsthingend=unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&s))+unsafe.Sizeof(s))

//INVALID:endpointsoutsideallocatedspace.b:=make([]byte,n)end=unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&b[0]))+uintptr(n))

请注意，两个转换必须出现在相同的表达式中，并且它们之间只有中间的算术：

//INVALID:uintptrcannotbestoredinvariable//beforeconversionbacktoPointer.u:=uintptr(p)p=unsafe.Pointer(u+offset)

请注意，指针必须指向已分配的对象 ，因此不可能会为nil。

//INVALID:conversionofnilpointeru:=unsafe.Pointer(nil)p:=unsafe.Pointer(uintptr(u)+offset)

4.Conversion of a Pointer to a uintptr when calling syscall.Syscall.

软件包syscall中的Syscall函数将其uintptr参数直接传递给操作系统，然后，操作系统可以根据调用的详细信息将其中一些参数重新解释为指针。 也就是说，系统调用实现正在将某些参数从uintptr隐式转换回指针。

如果必须将指针参数转换为uintptr以用作参数，则该转换必须出现在调用表达式本身中：

syscall.Syscall(SYS_READ,uintptr(fd),uintptr(unsafe.Pointer(p)),uintptr(n))

编译器处理汇编函数调用的参数列表中Pointer到uintptr转换，方法是安排保留引用的分配对象（如果有），直到调用完成后才移动，即使从类型本身来看，调用期间对象不再需要。

为了使编译器能够识别这种模式，转换必须出现在参数列表中：

//INVALID:uintptrcannotbestoredinvariable//beforeimplicitconversionbacktoPointerduringsystemcall.u:=uintptr(unsafe.Pointer(p))syscall.Syscall(SYS_READ,uintptr(fd),u,uintptr(n))

5.Conversion of the result of reflect.Value.Pointer or reflect.Value.UnsafeAddr from uintptr to Pointer.

包reflect的名为Pointer和UnsafeAddr的Value方法返回uintptr而不是unsafe.Pointer类型，以防止调用者将结果更改为任意类型，而无需首先导入unsafe。 但是，这意味着结果很脆弱，必须在调用后立即使用相同的表达式将其转换为Pointer：

p=unsafe.Pointer(uintptr(p)+offset)0

与上述情况一样，在转换之前存储结果无效：

p=unsafe.Pointer(uintptr(p)+offset)1

6.Conversion of a reflect.SliceHeader or reflect.StringHeader Data field to or from Pointer.

与前面的情况一样，反射数据结构SliceHeader和StringHeader将字段Data声明为uintptr，以防止调用者在不首先导入unsafe的情况下将结果更改为任意类型。 但是，这意味着SliceHeader和StringHeader仅在解释实际切片或字符串值的内容时才有效。

p=unsafe.Pointer(uintptr(p)+offset)2

在这种用法中，hdr.Data实际上是引用字符串头部的指针的替代方法，而不是uintptr变量本身 。

通常，reflect.SliceHeader和reflect.StringHeader只能用作指向实际切片或字符串的* reflect.SliceHeader和* reflect.StringHeader，而不能用作纯结构。

程序不应声明或分配这些结构类型的变量。

p=unsafe.Pointer(uintptr(p)+offset)3

作者：第八共同体