unsafe 指针转换与内存操作

Golang 提供了 unsafe 包，让我们能够直接操作指定内存地址的内存。

通过 unsafe.Pointer() 函数，我们能够获取变量的内存地址表示，本质上这是个整数。可以将任意变量的地址转换成 Pointer 类型，也可以将 Pointer 类型转换成任意的指针类型，它是不同指针类型之间互转的中间类型。

但 Pointer 不支持运算，如果要在内存地址上进行加减运算，需要将其转为 uintptr 类型。

下面我们尝试读取切片地址，并通过内存操作遍历其内容：

package main

import "fmt"
import "unsafe"

func main() {
	// head = {address, 10, 10}
	// body = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]
	var s = []int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}
	var address = (**[10]int)(unsafe.Pointer(&s))
	var len = (*int)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&s)) + uintptr(8)))
	var cap = (*int)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&s)) + uintptr(16)))
	fmt.Println(address, *len, *cap)
	var body = **address
	for i := 0; i < 10; i++ {
		fmt.Printf("%d ", body[i])
	}
}
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0xc000004460 10 10
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

上述代码中：

• unsafe.Pointer(&s) 获取切片 s 底层表示的第一个位置的内存地址，也即底层数组的地址存放地址，
• 通过 (**[10]int)(unsafe.Pointer(&s)) 将其转为 **[10]int 类型指针，又通过 **addrss 还原为数组；
• unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&s)) + uintptr(8)) 通过地址运算，获得 length 的存放地址，进而通过 (*int)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&s)) + uintptr(8))) 将 length 内存转为 int 指针
  最后通过 *len 获取切片长度；
  对于 cap 的操作与 len 类似，不再赘述；

总之：

• 通过 unsafe，我们能够实现内存地址在不同指针类型间的转换，进而更灵活地操作内存；
• 本实验也进一步验证了切片的底层存储结构；
• unsafe 在不是必须的条件下应该少使用，直接操作内存毕竟是风险较大的；