本文转载自微信公众号「脑子进煎鱼了」，作者陈煎鱼。转载本文请联系脑子进煎鱼了公众号。
大家好，我是煎鱼。
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。
