Go unsafe 包的使用

unsafe包

golang是一种静态的强类型的语言，所有的类型都是不能随意转换的，Go语言是不允许两个指针类型进行转换的。go官方是不推荐使用unsafe的操作因为它是不安全的，它绕过了golang的内存安全原则，容易使你的程序出现莫名其妙的问题，不利于程序的扩展与维护。但是在很多地方却是很实用。在一些go底层的包中unsafe包被很频繁的使用。

unsafe 定义

package unsafe
//ArbitraryType仅用于文档目的，实际上并不是unsafe包的一部分,它表示任意Go表达式的类型。
type ArbitraryType int
//任意类型的指针，类似于C的*void
type Pointer *ArbitraryType
//确定结构在内存中占用的确切大小
func Sizeof(x ArbitraryType) uintptr
//返回结构体中某个field的偏移量
func Offsetof(x ArbitraryType) uintptr
//返回结构体中某个field的对其值（字节对齐的原因）
func Alignof(x ArbitraryType) uintptr

官方中定义了四个描述：

1. 任何类型的指针都可以被转化为Pointer
2. Pointer可以被转化为任何类型的指针
3. uintptr可以被转化为Pointer
4. Pointer可以被转化为uintptr

unsafe的使用

类型转换

使用unsafe可以实现类型的转换，下面的例子可以看到i是一个int类型，使用unsafe.Pointer转换成float64并且还修改了指针对应的值。

func main() {
    i := 10
    ip := &i

    fp := (*float64)(unsafe.Pointer(ip))

    *fp = *fp * 3

    fmt.Println(i)
}

// 结果： 30

但是使用起来要十分的小心，如果使用不当会引发错误。可以举一个例子：

func main() {
    i := 10
    ip := &i

    fp := (*string)(unsafe.Pointer(ip))

    *fp = "a"

    fmt.Println(i)
    // 结果：19678090
}

上面的误操作就是把int类型转成了string，并且修改了值导致结果出现了错误，并且这种错误

根据位移获取、修改对象的字段

利用unsafe的Pointer和Offsetof函数，可以获取对象的属性，并且可以修改对象的属性

type Student struct {
    Name string
    Age  int
}

func main() {
    s := Student{}
    s.Name = "Peter"
    s.Age = 33

    pStudent := unsafe.Pointer(&s)
    // 整个对象转换成指针，默认是获取第一个属性
    name := (*string)(unsafe.Pointer(pStudent))
    fmt.Println("name:", *name)
    // 利用Offsetof获取age属性的偏移量获取属性
    age := (*int)(unsafe.Pointer(uintptr(pStudent) + unsafe.Offsetof(s.Age)))
    fmt.Println("age:", *age)
    
    // 修改指针的值
    *name = "Mary"
    *age = 20
    fmt.Println(s)
}

获取私有变量

可以通过unsafe获取私有变量的值，也可以修改值。这个操作跟上面的获取值是一样的简单的例子如下：

type Teacher struct {
    name string
    age  int
}

func main() {
    t := Teacher{"ttt", 20}

    pt := unsafe.Pointer(&t)
    name := (*string)(unsafe.Pointer(pt))
    fmt.Println("name:", *name)
}

根据sizeof函数获取、修改

利用unsafe中的sizeof函数获取数组的值

func main() {
    array := []int{0, 1, -2, 3, 4}
    pointer := &array[0]
    fmt.Print(*pointer, " ")
    memoryAddress := uintptr(unsafe.Pointer(pointer)) + unsafe.Sizeof(array[0])
    for i := 0; i < len(array)-1; i++ {
        pointer = (*int)(unsafe.Pointer(memoryAddress))
        fmt.Print(*pointer, " ")
        memoryAddress = uintptr(unsafe.Pointer(pointer)) + unsafe.Sizeof(array[0])
    }
}
结果：0 1 -2 3 4