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區(qū)別：1、go語(yǔ)言可以使用new關(guān)鍵字來(lái)分配內(nèi)存創(chuàng)建指定類(lèi)型的指針，而c語(yǔ)言不行。2、c語(yǔ)言中數(shù)組名arr代表的是數(shù)組首元素的地址，相當(dāng)于“&arr[0]”；go語(yǔ)言中數(shù)組名arr不代表數(shù)組首元素的地址，代表的是整個(gè)數(shù)組的值。3、go語(yǔ)言不支持指針運(yùn)算，而c語(yǔ)言支持指針運(yùn)算。4、
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本教程操作環(huán)境：windows7系統(tǒng)、GO 1.18版本、Dell G3電腦。
C 和 Go 都是有指針概念的語(yǔ)言，這篇文章主要借這兩者之間的異同來(lái)加深對(duì) Go 指針的理解和使用。
運(yùn)算符
C 和 Go 都相同：
-
&運(yùn)算符取出變量所在的內(nèi)存地址 -
*運(yùn)算符取出指針變量所指向的內(nèi)存地址里面的值，也叫 “ 解引用 ”
C 語(yǔ)言版示例：
#include <stdio.h> int main() { int bar = 1; // 聲明一個(gè)指向 int 類(lèi)型的值的指針 int *ptr; // 通過(guò) & 取出 bar 變量所在的內(nèi)存地址并賦值給 ptr 指針 ptr = &bar; // 打印 ptr 的值（為地址），*prt 表示取出指針變量所指向的內(nèi)存地址里面的值 printf("%p %dn", ptr, *ptr); return (0); } // 輸出結(jié)果： // 0x7ffd5471ee54 1
Go 語(yǔ)言版示例：
package main import "fmt" func main() { bar := 1 // 聲明一個(gè)指向 int 類(lèi)型的值的指針 var ptr *int // 通過(guò) & 取出 bar 變量所在的內(nèi)存地址并賦值給 ptr 指針 ptr = &bar // 打印 ptr 變量?jī)?chǔ)存的指針地址，*prt 表示取出指針變量所指向的內(nèi)存地址里面的值 fmt.Printf("%p %dn", ptr, *ptr) } // 輸出結(jié)果： // 0xc000086020 1
Go 還可以使用 new 關(guān)鍵字來(lái)分配內(nèi)存創(chuàng)建指定類(lèi)型的指針。
// 聲明一個(gè)指向 int 類(lèi)型的值的指針 // var ptr *int ptr := new(int) // 通過(guò) & 取出 bar 變量所在的內(nèi)存地址并賦值給 ptr 指針 ptr = &bar
數(shù)組名和數(shù)組首地址
對(duì)于一個(gè)數(shù)組
// C int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; // Go // 需要指定長(zhǎng)度，否則類(lèi)型為切片 arr := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
在 C 中，數(shù)組名 arr 代表的是數(shù)組首元素的地址，相當(dāng)于 &arr[0]
而 &arr 代表的是整個(gè)數(shù)組 arr 的首地址
// C // arr 數(shù)組名代表數(shù)組首元素的地址 printf("arr -> %pn", arr); // &arr[0] 代表數(shù)組首元素的地址 printf("&arr[0] -> %pn", &arr[0]); // &arr 代表整個(gè)數(shù)組 arr 的首地址 printf("&arr -> %pn", &arr); // 輸出結(jié)果： // arr -> 0061FF0C // &arr[0] -> 0061FF0C // &arr -> 0061FF0C
運(yùn)行程序可以發(fā)現(xiàn) arr 和 &arr 的輸出值是相同的，但是它們的意義完全不同。
首先數(shù)組名 arr 作為一個(gè)標(biāo)識(shí)符，是 arr[0] 的地址，從 &arr[0] 的角度去看就是一個(gè)指向 int 類(lèi)型的值的指針。
而 &arr 是一個(gè)指向 int[5] 類(lèi)型的值的指針。
可以進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行指針偏移驗(yàn)證
// C // 指針偏移 printf("arr+1 -> %pn", arr + 1); printf("&arr+1 -> %pn", &arr + 1); // 輸出結(jié)果： // arr+1 -> 0061FF10 // &arr+1 -> 0061FF20
這里涉及到偏移量的知識(shí)：一個(gè)類(lèi)型為 T 的指針的移動(dòng)，是以 sizeof(T) 為移動(dòng)單位的。
-
arr+1: arr 是一個(gè)指向 int 類(lèi)型的值的指針，因此偏移量為1*sizeof(int) -
&arr+1: &arr 是一個(gè)指向 int[5] 的指針，它的偏移量為1*sizeof(int)*5
到這里相信你應(yīng)該可以理解 C 語(yǔ)言中的 arr 和 &arr 的區(qū)別了吧，接下來(lái)看看 Go 語(yǔ)言
// 嘗試將數(shù)組名 arr 作為地址輸出 fmt.Printf("arr -> %pn", arr) fmt.Printf("&arr[0] -> %pn", &arr[0]) fmt.Printf("&arr -> %pn", &arr) // 輸出結(jié)果： // arr -> %!p([5]int=[1 2 3 4 5]) // &arr[0] -> 0xc00000c300 // &arr -> 0xc00000c300
&arr[0] 和 &arr 與 C 語(yǔ)言一致。
但是數(shù)組名 arr 在 Go 中已經(jīng)不是數(shù)組首元素的地址了，代表的是整個(gè)數(shù)組的值，所以輸出時(shí)會(huì)提示 %!p([5]int=[1 2 3 4 5])
指針運(yùn)算
指針本質(zhì)上就是一個(gè)無(wú)符號(hào)整數(shù)，代表了內(nèi)存地址。
指針和整數(shù)值可以進(jìn)行加減法運(yùn)算，比如上文的指針偏移例子：
-
加
n: 一個(gè)類(lèi)型為T的指針，以n*sizeof(T)為單位向高位移動(dòng)。 -
減
n: 一個(gè)類(lèi)型為T的指針，以n*sizeof(T)為單位向低位移動(dòng)。
其中 sizeof(T) 代表的是數(shù)據(jù)類(lèi)型占據(jù)的字節(jié)，比如 int 在 32 位環(huán)境下為 4 字節(jié)，64 位環(huán)境下為 8 字節(jié)
C 語(yǔ)言示例：
#include <stdio.h> int main() { int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5}; // ptr 是一個(gè)指針，為 arr 數(shù)組的第一個(gè)元素地址 int *ptr = arr; printf("%p %dn", ptr, *ptr); // ptr 指針向高位移動(dòng)一個(gè)單位，移向到 arr 數(shù)組第二個(gè)元素地址 ptr++; printf("%p %dn", ptr, *ptr); return (0); } // 輸出結(jié)果： // 0061FF08 1 // 0061FF0C 2
在這里 ptr++ 從 0061FF08 移動(dòng)了 sizeof(int) = 4 個(gè)字節(jié)到 0061FF0C ，指向了下一個(gè)數(shù)組元素的地址
Go 語(yǔ)言示例：
package main import "fmt" func main() { arr := [5]uint32{1, 2, 3, 4, 5} // ptr 是一個(gè)指針，為 arr 數(shù)組的第一個(gè)元素地址 ptr := &arr[0] fmt.Println(ptr, *ptr) // ptr 指針向高位移動(dòng)一個(gè)單位，移向到 arr 數(shù)組第二個(gè)元素地址 ptr++ fmt.Println(ptr, *ptr) } // 輸出結(jié)果： // 編譯報(bào)錯(cuò)： // .main.go:13:5: invalid operation: ptr++ (non-numeric type *uint32)
編譯報(bào)錯(cuò) *uint32 非數(shù)字類(lèi)型，不支持運(yùn)算，說(shuō)明 Go 是不支持指針運(yùn)算的。
這個(gè)其實(shí)在 Go Wiki[1] 中的 Go 從 C++ 過(guò)渡文檔中有提到過(guò)：Go has pointers but not pointer arithmetic.
Go 有指針但不支持指針運(yùn)算。
另辟蹊徑
那還有其他辦法嗎？答案當(dāng)然是有的。
在 Go 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中提供了一個(gè) unsafe 包用于編譯階段繞過(guò) Go 語(yǔ)言的類(lèi)型系統(tǒng)，直接操作內(nèi)存。
我們可以利用 unsafe 包來(lái)實(shí)現(xiàn)指針運(yùn)算。
func Alignof(x ArbitraryType) uintptr func Offsetof(x ArbitraryType) uintptr func Sizeof(x ArbitraryType) uintptr type ArbitraryType func Slice(ptr *ArbitraryType, len IntegerType) []ArbitraryType type IntegerType type Pointer func Add(ptr Pointer, len IntegerType) Pointer
核心介紹：
-
uintptr: Go 的內(nèi)置類(lèi)型。是一個(gè)無(wú)符號(hào)整數(shù)，用來(lái)存儲(chǔ)地址，支持?jǐn)?shù)學(xué)運(yùn)算。常與unsafe.Pointer配合做指針運(yùn)算 -
unsafe.Pointer: 表示指向任意類(lèi)型的指針，可以和任何類(lèi)型的指針互相轉(zhuǎn)換（類(lèi)似 C 語(yǔ)言中的void*類(lèi)型的指針），也可以和uintptr互相轉(zhuǎn)換 -
unsafe.Sizeof: 返回操作數(shù)在內(nèi)存中的字節(jié)大小，參數(shù)可以是任意類(lèi)型的表達(dá)式，例如fmt.Println(unsafe.Sizeof(uint32(0)))的結(jié)果為4 -
unsafe.Offsetof: 函數(shù)的參數(shù)必須是一個(gè)字段 x.f，然后返回 f 字段相對(duì)于 x 起始地址的偏移量，用于計(jì)算結(jié)構(gòu)體成員的偏移量
原理：
Go 的 uintptr 類(lèi)型存儲(chǔ)的是地址，且支持?jǐn)?shù)學(xué)運(yùn)算
*T (任意指針類(lèi)型) 和 unsafe.Pointer 不能運(yùn)算，但是 unsafe.Pointer 可以和 *T 、 uintptr 互相轉(zhuǎn)換
因此，將 *T 轉(zhuǎn)換為 unsafe.Pointer 后再轉(zhuǎn)換為 uintptr ，uintptr 進(jìn)行運(yùn)算之后重新轉(zhuǎn)換為 unsafe.Pointer => *T 即可
代碼實(shí)現(xiàn)：
package main import ( "fmt" "unsafe" ) func main() { arr := [5]uint32{1, 2, 3, 4, 5} ptr := &arr[0] // ptr(*uint32類(lèi)型) => one(unsafe.Pointer類(lèi)型) one := unsafe.Pointer(ptr) // one(unsafe.Pointer類(lèi)型) => *uint32 fmt.Println(one, *(*uint32)(one)) // one(unsafe.Pointer類(lèi)型) => one(uintptr類(lèi)型) 后向高位移動(dòng) unsafe.Sizeof(arr[0]) = 4 字節(jié) // twoUintptr := uintptr(one) + unsafe.Sizeof(arr[0]) // ??！twoUintptr 不能作為臨時(shí)變量 // uintptr 類(lèi)型的臨時(shí)變量只是一個(gè)無(wú)符號(hào)整數(shù)，并不知道它是一個(gè)指針地址，可能被 GC // 運(yùn)算完成后應(yīng)該直接轉(zhuǎn)換回 unsafe.Pointer : two := unsafe.Pointer(uintptr(one) + unsafe.Sizeof(arr[0])) fmt.Println(two, *(*uint32)(two)) } // 輸出結(jié)果： // 0xc000012150 1 // 0xc000012154 2
甚至還可以更改結(jié)構(gòu)體的私有成員：
// model/model.go package model import ( "fmt" ) type M struct { foo uint32 bar uint32 } func (m M) Print() { fmt.Println(m.foo, m.bar) } // main.go package main import ( "example/model" "unsafe" ) func main() { m := model.M{} m.Print() foo := unsafe.Pointer(&m) *(*uint32)(foo) = 1 bar := unsafe.Pointer(uintptr(foo) + 4) *(*uint32)(bar) = 2 m.Print() } // 輸出結(jié)果： // 0 0 // 1 2
小 Tips
Go 的底層 slice 切片源碼就使用了 unsafe 包
// slice 切片的底層結(jié)構(gòu) type slice struct { // 底層是一個(gè)數(shù)組指針 array unsafe.Pointer // 長(zhǎng)度 len int // 容量 cap int }
總結(jié)
-
Go 可以使用
&運(yùn)算符取地址，也可以使用new創(chuàng)建指針 -
Go 的數(shù)組名不是首元素地址
-
Go 的指針不支持運(yùn)算
-
Go 可以使用
unsafe包打破安全機(jī)制來(lái)操控指針，但對(duì)我們開(kāi)發(fā)者而言，是 "unsafe" 不安全的
