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Golang学习 - unsafe 包
------------------------------------------------------------指针类型:*类型:普通指针,用于传递对象地址,不能进行指针运算。unsafe.Pointer:通用指针类型,用于转换不同类型的指针,不能进行指针运算。uintptr:用于指针运算,GC 不把 uintptr 当指针,uintptr 无法持有对象。uintptr 类型的目标会被回收。 unsafe.Pointer 可以和 普通指针 进行相互转换。 unsafe.Pointer 可以和 uintptr 进行相互转换。 也就是说 unsafe.Pointer 是桥梁,可以让任意类型的指针实现相互转换,也可以将任意类型的指针转换为 uintptr 进行指针运算。------------------------------------------------------------// 通过指针修改结构体字段package mainimport ( "fmt" "unsafe")func main() { s := struct { a byte b byte c byte d int64 }{0, 0, 0, 0} // 将结构体指针转换为通用指针 p := unsafe.Pointer(&s) // 保存结构体的地址备用(偏移量为 0) up0 := uintptr(p) // 将通用指针转换为 byte 型指针 pb := (*byte)(p) // 给转换后的指针赋值 *pb = 10 // 结构体内容跟着改变 fmt.Println(s) // 偏移到第 2 个字段 up := up0 + unsafe.Offsetof(s.b) // 将偏移后的地址转换为通用指针 p = unsafe.Pointer(up) // 将通用指针转换为 byte 型指针 pb = (*byte)(p) // 给转换后的指针赋值 *pb = 20 // 结构体内容跟着改变 fmt.Println(s) // 偏移到第 3 个字段 up = up0 + unsafe.Offsetof(s.c) // 将偏移后的地址转换为通用指针 p = unsafe.Pointer(up) // 将通用指针转换为 byte 型指针 pb = (*byte)(p) // 给转换后的指针赋值 *pb = 30 // 结构体内容跟着改变 fmt.Println(s) // 偏移到第 4 个字段 up = up0 + unsafe.Offsetof(s.d) // 将偏移后的地址转换为通用指针 p = unsafe.Pointer(up) // 将通用指针转换为 int64 型指针 pi := (*int64)(p) // 给转换后的指针赋值 *pi = 40 // 结构体内容跟着改变 fmt.Println(s)}------------------------------------------------------------ 结构体成员的内存分配是连续的,第一个成员的地址就是结构体的地址,相对于结构体的偏移量为 0。其它成员都可以通过偏移量来计算其地址。 每种类型都有它的大小和对齐值,可以通过 unsafe.Sizeof 获取其大小,通过 unsafe.Alignof 获取其对齐值,通过 unsafe.Offsetof 获取其偏移量。不过 unsafe.Alignof 获取到的对齐值只是该类型单独使用时的对齐值,不是作为结构体字段时与其它对象间的对齐值,这里用不上,所以需要用 unsafe.Offsetof 来获取字段的偏移量,进而确定其内存地址。------------------------------------------------------------// 通过反复编译执行下面的代码,观察字段对齐情况package mainimport ( "fmt" "math/rand" "os" "time")var types = []string{ "int", "int8", "int16", "int32", "int64", "uint", "uint8", "uint16", "uint32", "uint64", "byte", "rune", "uintptr", "bool", "string", "float32", "float64", "complex64", "complex128", "[]byte", "[]string", "map[string]int", "chan int", "func(int) int",}var values = []string{ "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0", "false", "\"\"", "0", "0", "0+0i", "0+0i", "[]byte{}", "[]string{}", "map[string]int{}", "nil", "func(int) int {return 0}",}const template1 = `package mainimport ( "fmt" "reflect")var v = struct { a %v b %v c %v d %v e %v}{%v, %v, %v, %v, %v}`const template2 = `func init() { fmt.Printf("%#T\n", v) t := reflect.TypeOf(v) fmt.Printf("结构体大小:%v\n", t.Size()) for i := 0; i < t.NumField(); i++ { showAlign(t, i) }}func showAlign(v reflect.Type, i int) { sf := v.Field(i) fmt.Printf("字段 %10v,大小:%2v,对齐:%2v,字段对齐:%2v,偏移:%2v\n", sf.Type.Kind(), sf.Type.Size(), sf.Type.Align(), sf.Type.FieldAlign(), sf.Offset, )}`func main() { GetTestFile()}func GetTestFile() { f, err := os.OpenFile("testAlign.go", os.O_CREATE|os.O_WRONLY|os.O_TRUNC, 0666) if err != nil { fmt.Println(err) } defer f.Close() t := [5]string{} v := [5]string{} rand.Seed(time.Now().UnixNano()) for i := 0; i < 5; i++ { n := rand.Intn(len(types)) t[i] = types[n] v[i] = values[n] } fmt.Fprintf(f, template1, t[0], t[1], t[2], t[3], t[4], v[0], v[1], v[2], v[3], v[4], ) fmt.Fprint(f, template2)}------------------------------------------------------------修改其它包中的结构体私有字段:------------------------------------------------------------package mainimport ( "fmt" "reflect" "strings" "unsafe")func main() { // 创建一个 strings 包中的 Reader 对象 // 它有三个私有字段:s string、i int64、prevRune int sr := strings.NewReader("abcdef") // 此时 sr 中的成员是无法修改的 fmt.Println(sr) // 但是我们可以通过 unsafe 来进行修改 // 先将其转换为通用指针 p := unsafe.Pointer(sr) // 获取结构体地址 up0 := uintptr(p) // 确定要修改的字段(这里不能用 unsafe.Offsetof 获取偏移量,因为是私有字段) if sf, ok := reflect.TypeOf(*sr).FieldByName("i"); ok { // 偏移到指定字段的地址 up := up0 + sf.Offset // 转换为通用指针 p = unsafe.Pointer(up) // 转换为相应类型的指针 pi := (*int64)(p) // 对指针所指向的内容进行修改 *pi = 3 // 修改索引 } // 看看修改结果 fmt.Println(sr) // 看看读出的是什么 b, err := sr.ReadByte() fmt.Printf("%c, %v\n", b, err)}------------------------------------------------------------ 另外还有一种简单的方法,不用考虑偏移量的问题:------------------------------------------------------------// 定义一个和 strings 包中的 Reader 相同的本地结构体type Reader struct { s string i int64 prevRune int}func main() { // 创建一个 strings 包中的 Reader 对象 sr := strings.NewReader("abcdef") // 此时 sr 中的成员是无法修改的 fmt.Println(sr) // 我们可以通过 unsafe 来进行修改 // 先将其转换为通用指针 p := unsafe.Pointer(sr) // 再转换为本地 Reader 结构体 pR := (*Reader)(p) // 这样就可以自由修改 sr 中的私有成员了 (*pR).i = 3 // 修改索引 // 看看修改结果 fmt.Println(sr) // 看看读出的是什么 b, err := sr.ReadByte() fmt.Printf("%c, %v\n", b, err)}------------------------------------------------------------
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