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    go語言和c語言在指針上有什么區(qū)別

    區(qū)別:1、go語言可以使用new關鍵字來分配內存創(chuàng)建指定類型的指針,而c語言不行。2、c語言中數(shù)組名arr代表的是數(shù)組首元素的地址,相當于“&arr[0]”;go語言中數(shù)組名arr不代表數(shù)組首元素的地址,代表的是整個數(shù)組的值。3、go語言不支持指針運算,而c語言支持指針運算。4、

    go語言和c語言在指針上有什么區(qū)別

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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。

    CGo 都是有指針概念的語言,這篇文章主要借這兩者之間的異同來加深對 Go 指針的理解和使用。

    運算符

    C 和 Go 都相同:

    • & 運算符取出變量所在的內存地址

    • * 運算符取出指針變量所指向的內存地址里面的值,也叫 “ 解引用

    C 語言版示例:

    #include <stdio.h>  int main() {     int bar = 1;     // 聲明一個指向 int 類型的值的指針     int *ptr;     // 通過 & 取出 bar 變量所在的內存地址并賦值給 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存地址里面的值     printf("%p %dn", ptr, *ptr);     return (0); }  // 輸出結果: // 0x7ffd5471ee54 1
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    Go 語言版示例:

    package main  import "fmt"  func main() {  bar := 1  // 聲明一個指向 int 類型的值的指針  var ptr *int  // 通過 & 取出 bar 變量所在的內存地址并賦值給 ptr 指針  ptr = &bar  // 打印 ptr 變量儲存的指針地址,*prt 表示取出指針變量所指向的內存地址里面的值  fmt.Printf("%p %dn", ptr, *ptr) }  // 輸出結果: // 0xc000086020 1
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    Go 還可以使用 new 關鍵字來分配內存創(chuàng)建指定類型的指針。

     // 聲明一個指向 int 類型的值的指針  // var ptr *int  ptr := new(int)  // 通過 & 取出 bar 變量所在的內存地址并賦值給 ptr 指針  ptr = &bar
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    數(shù)組名和數(shù)組首地址

    對于一個數(shù)組

    // C int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; // Go // 需要指定長度,否則類型為切片 arr := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
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    在 C 中,數(shù)組名 arr 代表的是數(shù)組首元素的地址,相當于 &arr[0]

    &arr 代表的是整個數(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 代表整個數(shù)組 arr 的首地址 printf("&arr -> %pn", &arr);  // 輸出結果: // arr -> 0061FF0C // &arr[0] -> 0061FF0C // &arr -> 0061FF0C
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    運行程序可以發(fā)現(xiàn) arr&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 作為一個標識符,是 arr[0] 的地址,從 &arr[0] 的角度去看就是一個指向 int 類型的值的指針。

    &arr 是一個指向 int[5] 類型的值的指針。

    可以進一步對其進行指針偏移驗證

    // C // 指針偏移 printf("arr+1 -> %pn", arr + 1); printf("&arr+1 -> %pn", &arr + 1);  // 輸出結果: // arr+1 -> 0061FF10 // &arr+1 -> 0061FF20
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    這里涉及到偏移量的知識:一個類型為 T 的指針的移動,是以 sizeof(T) 為移動單位的。

    • arr+1 : arr 是一個指向 int 類型的值的指針,因此偏移量為 1*sizeof(int)

    • &arr+1 : &arr 是一個指向 int[5] 的指針,它的偏移量為 1*sizeof(int)*5

    到這里相信你應該可以理解 C 語言中的 arr&arr 的區(qū)別了吧,接下來看看 Go 語言

    // 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)  // 輸出結果: // arr -> %!p([5]int=[1 2 3 4 5]) // &arr[0] -> 0xc00000c300 // &arr -> 0xc00000c300
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    &arr[0]&arr 與 C 語言一致。

    但是數(shù)組名 arr 在 Go 中已經不是數(shù)組首元素的地址了,代表的是整個數(shù)組的值,所以輸出時會提示 %!p([5]int=[1 2 3 4 5])

    指針運算

    指針本質上就是一個無符號整數(shù),代表了內存地址。

    指針和整數(shù)值可以進行加減法運算,比如上文的指針偏移例子:

    • n : 一個類型為 T 的指針,以 n*sizeof(T) 為單位向高位移動。

    • n : 一個類型為 T 的指針,以 n*sizeof(T) 為單位向低位移動。

    其中 sizeof(T) 代表的是數(shù)據(jù)類型占據(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 語言示例:

    #include <stdio.h>  int main() {     int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};     // ptr 是一個指針,為 arr 數(shù)組的第一個元素地址     int *ptr = arr;     printf("%p %dn", ptr, *ptr);      // ptr 指針向高位移動一個單位,移向到 arr 數(shù)組第二個元素地址     ptr++;     printf("%p %dn", ptr, *ptr);     return (0); }  // 輸出結果: // 0061FF08 1 // 0061FF0C 2
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    在這里 ptr++0061FF08 移動了 sizeof(int) = 4 個字節(jié)到 0061FF0C ,指向了下一個數(shù)組元素的地址

    Go 語言示例:

    package main  import "fmt"  func main() {  arr := [5]uint32{1, 2, 3, 4, 5}   // ptr 是一個指針,為 arr 數(shù)組的第一個元素地址  ptr := &arr[0]  fmt.Println(ptr, *ptr)   // ptr 指針向高位移動一個單位,移向到 arr 數(shù)組第二個元素地址  ptr++  fmt.Println(ptr, *ptr) }  // 輸出結果: // 編譯報錯: // .main.go:13:5: invalid operation: ptr++ (non-numeric type *uint32)
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    編譯報錯 *uint32 非數(shù)字類型,不支持運算,說明 Go 是不支持指針運算的。

    這個其實在 Go Wiki[1] 中的 Go 從 C++ 過渡文檔中有提到過:Go has pointers but not pointer arithmetic.

    Go 有指針但不支持指針運算。

    另辟蹊徑

    那還有其他辦法嗎?答案當然是有的。

    在 Go 標準庫中提供了一個 unsafe 包用于編譯階段繞過 Go 語言的類型系統(tǒng),直接操作內存。

    我們可以利用 unsafe 包來實現(xiàn)指針運算。

    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
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    核心介紹:

    • uintptr : Go 的內置類型。是一個無符號整數(shù),用來存儲地址,支持數(shù)學運算。常與 unsafe.Pointer 配合做指針運算

    • unsafe.Pointer : 表示指向任意類型的指針,可以和任何類型的指針互相轉換(類似 C 語言中的 void* 類型的指針),也可以和 uintptr 互相轉換

    • unsafe.Sizeof : 返回操作數(shù)在內存中的字節(jié)大小,參數(shù)可以是任意類型的表達式,例如 fmt.Println(unsafe.Sizeof(uint32(0))) 的結果為 4

    • unsafe.Offsetof : 函數(shù)的參數(shù)必須是一個字段 x.f,然后返回 f 字段相對于 x 起始地址的偏移量,用于計算結構體成員的偏移量

    原理:

    Go 的 uintptr 類型存儲的是地址,且支持數(shù)學運算

    *T (任意指針類型) 和 unsafe.Pointer 不能運算,但是 unsafe.Pointer 可以和 *T 、 uintptr 互相轉換

    因此,將 *T 轉換為 unsafe.Pointer 后再轉換為 uintptr ,uintptr 進行運算之后重新轉換為 unsafe.Pointer => *T 即可

    代碼實現(xiàn):

    package main  import (  "fmt"  "unsafe" )  func main() {  arr := [5]uint32{1, 2, 3, 4, 5}   ptr := &arr[0]   // ptr(*uint32類型) => one(unsafe.Pointer類型)  one := unsafe.Pointer(ptr)  // one(unsafe.Pointer類型) => *uint32  fmt.Println(one, *(*uint32)(one))   // one(unsafe.Pointer類型) => one(uintptr類型) 后向高位移動 unsafe.Sizeof(arr[0]) = 4 字節(jié)  // twoUintptr := uintptr(one) + unsafe.Sizeof(arr[0])  // !!twoUintptr 不能作為臨時變量  // uintptr 類型的臨時變量只是一個無符號整數(shù),并不知道它是一個指針地址,可能被 GC  // 運算完成后應該直接轉換回 unsafe.Pointer :  two := unsafe.Pointer(uintptr(one) + unsafe.Sizeof(arr[0]))  fmt.Println(two, *(*uint32)(two)) }  // 輸出結果: // 0xc000012150 1 // 0xc000012154 2
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    甚至還可以更改結構體的私有成員:

    // 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() }  // 輸出結果: // 0 0 // 1 2
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    小 Tips

    Go 的底層 slice 切片源碼就使用了 unsafe

    // slice 切片的底層結構 type slice struct {  // 底層是一個數(shù)組指針  array unsafe.Pointer  // 長度  len int  // 容量  cap int }
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    總結

    • Go 可以使用 & 運算符取地址,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 的指針不支持運算

    • Go 可以使用 unsafe 包打破安全機制來操控指針,但對我們開發(fā)者而言,是 "unsafe" 不安全的

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