图解Go的unsafe.Pointer

相信看过 Go 源码的同学已经对 unsafe.Pointer 非常的眼熟，因为这个类型可以说在源码中是随处可见： map 、 channel 、 interface 、 slice …但凡你能想到的内容，基本都会有 unsafe.Pointer 的影子。

看字面意思， unsafe.Pointer 是“不安全的指针”，指针就指针吧，还安不安全的是个什么鬼？

接下来，我们就来了解一下Go的这个“不安全的指针” unsafe.Pointer 。

什么叫变量

在了解指针之前，我们有必要先了解一下什么叫“变量”。

其实变量就是一个内存地址的名字，这听起来可能有些奇怪：指针不是地址码？

听我细细来讲：此地址非彼地址。通常，我们要在计算机内存中存数据，我们会怎么做？

我们肯定说：“计算机，在0x0201地址内存一个数100”。就这一句话，别看它糙，实际上在计算机中真就这么干的。然后我们接着说：“在0x0202中存什么，在0x0203中存什么，把0x0203中的值变为0x0201中的值…”

这些“0x0201”、“0x0202”、“0x0203”…这些数字儿是不是不太好记？写个代码是不是头都大了？

于是聪明的先人给想了个办法，把这些地址换成 代号 ，“0x0201”我叫x，“0x0202”我给他起个名字叫y，“0x0203”我给他起个名字叫z…

于是 “计算机，在0x0201地址内存一个数100”。就变成了 var x int =100 。

而这个这个代号就是变量。

0x0201地址    =============》   100

0x0201地址    ======》X ===》   100

果然，计算机界中的任何问题，都可以通过加一个中间层来解决。(#^.^#)

最后，计算机会在内存中存代号和变量地址的对应关系。

什么叫指针

我们印象中的指针这个概念，其实就是一个存了内存地址的对象，这个对象指向的内存地址可能是另外一个对象、函数或者结构体等。

这个理解没错，但是一定要理清楚指针和变量的关系。

在一般的指针中，由于指针只是一个地址，底层实现是一个unsigned int，所以在 C语言 中，指针之间的赋值和计算等同类型之间的操作很常见。

以下代码扫一眼，看看是否知道输出结果。

#include "stdio.h"



int main(int argc, char const *argv[])
{
    char c = 'b';
    int i = 1000;
    char *cp;
    int *ip;
    
    //指针的正常赋值
    cp = &c;
    ip = &i;
    printf("cp[%p]\n", cp); //cp[0x7ffee904275f]
    printf("ip[%p]\n", ip); //ip[0x7ffee9042758]


    //指针的计算
    cp = cp + 1;
    ip = ip + 1;
    printf("cp[%p]\n", cp); //cp[0x7ffee9042760]
    printf("ip[%p]\n", ip); //ip[0x7ffee904275c]


    //不同"类型"指针之间的赋值
    cp = ip;
    printf("cp[%p] ip[%p]\n", cp, ip); //cp[0x7ffee904275c] ip[0x7ffee904275c]


    //不同指针之间的比较  输出true
    if (cp == ip) {
        printf("true\n");
    } else {
        printf("false\n");
    }
}

通常意义上我们了解的不同类型的指针，可以归为“同一类型”，无论是int类型的指针还是char类型的指针，都称之为“指针类型”。

指针指向对象类型的约束对指针本身而言非常弱，因为在通常C语言中的定义不同类型的指针，只是为了调用的方便。例如一个指针指向了某一个结构体，那么我写代码的时候就可以方便的使用该结构体的属性字段；可以说通常意义上的C指针，是个“万能类型”的，啥类型的指针都和 void* 一样，万能！

所以，在C语言中，假如不使用指针，可以认为是机器在帮我们“打理”内存。

但是假如我们使用了指针，由于指针的自由度非常大，我们就可以自己“打理”内存了（PS:这里的打理仅限内存指向问题，分配和清除肯定必然不行）。

Go中常用的指针

在C语言中，指针的操作是完全不被约束的，这就非常的危险：程序猿在写的时候就得细心一点，拿着指针操作太多，指来指去，指到不该指的地方，就不好了~

所以Go语言在设计的时候，也考虑到了这个问题，就给现有的指针加了约束：把指针类型的数据当成了一种数据类型，在编译的时候做严格判断。

举个例子来说： *int 和 *string 是两种不同的类型，那既然类型都不同，那么 *int 的数据就不能够和 *string 类型的数据进行“互通”了，既不能相互赋值，也不能相互比较；

能不能加减运算呀？当然不能，因为“数字儿”是整型， *int 或者 *string 是其他类型而非整型。

Go语言就给指针套了个“类型”的帽子，一下子把指针限制的死死的了。

而且Go最后规定：指针类型还不能相互强制转换。

我们知道：int和string是可以相互转换的，既然指针归根到底是地址，也就是数字儿，那指针类型和int之间能否相互强制类型转换呢？答案是不行！

那 *int 和 *string 之间是否可以强制类型转换呢？答案是更不行，如果能强制转换了，前面说的给指针套的那顶“类型”的帽子，是不是就白做了？

unsafe.Pointer

好了，扯了那么多，终于到正题了。那么unsafe.Pointer指针是什么呢？

其实就一句话：就是C语言中那个牛逼到爆的什么都能指的不安全的指针。再确切一点是： void* 。

unsafe.Pointer 源码就两行：

type ArbitraryType int //表示任何类型
type Pointer *ArbitraryType //表示任何类型的指针

unsafe.Pointer 的源码注释还提供了关于 unsafe.Pointer 的四点重要的使用规则：

1、Go语言常规的任何类型的指针都可以转化为unsafe.Pointer类型
2、unsafe.Pointer类型可以转化为Go语言常规的任何类型的指针。
3、uintptr这个类型可以转化为unsafe.Pointer
4、unsafe.Pointer可以转化为uintptr

看完规则，你可能会问： uintptr 是啥？

来，没有比源码更好的解释的了：

注意看 uintptr 的位置，和 int 以及 uint 在一个包内，你可以认为 uintptr 与它们”同类”，只不过是指针的专属而已，但是你想自己定义用也能用。

对于 unsafe.Pointer ，多用于Go的编译时期；由于它可以绕过类型系统，直接去访问内存，所以它用起来效率会比较高，但是官方的态度是不太建议使用的，因为不太安全。我个人建议也是能不用就不用：毕竟为了这点儿效率带来的额外的附加成本比较高。

好了，我们最后总结一下Go的指针：

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