Go指针和unsafe.Pointer有什么区别

Go 语言的作者之一 Ken Thompson 也是 C 语言的作者。所以,Go 可以看作 C 系语言,它的很多特性都和 C 类似,指针就是其中之一。
然而,Go 语言的指针相比 C 的指针有很多限制。这当然是为了安全考虑,要知道像 Java/Python 这些现代语言,生怕程序员出错,哪有什么指针(这里指的是显式的指针)?更别说像 C/C++ 还需要程序员自己清理“垃圾”。所以对于 Go 来说,有指针已经很不错了,仅管它有很多限制。
相比于 C 语言中指针的灵活,Go 的指针多了一些限制。但这也算是 Go 的成功之处:既可以享受指针带来的便利,又避免了指针的危险性。
限制一:Go 的指针不能进行数学运算
来看一个简单的例子:
a := 5
p := &a
p++
p = &a + 3
上面的代码将不能通过编译,会报编译错误:invalid operation,也就是说不能对指针做数学运算。
限制二:不同类型的指针不能相互转换
例如下面这个简短的例子:
func main() {
a := int(100)
var f *float64
f = &a
}
也会报编译错误:
cannot use &a (type *int) as type *float64 in assignment
限制三:不同类型的指针不能使用 == 或 != 比较
只有在两个指针类型相同或者可以相互转换的情况下,才可以对两者进行比较。另外,指针可以通过 ==!= 直接和 nil 作比较。
限制四:不同类型的指针变量不能相互赋值
这一点同限制三。
unsafe.Pointer 在 unsafe 包:
type ArbitraryType int
type Pointer *ArbitraryType
从命名来看,Arbitrary 是任意的意思,也就是说 Pointer 可以指向任意类型,实际上它类似于 C 语言里的 void*
unsafe 包提供了 2 点重要的能力:
  1. 1.
    任何类型的指针和 unsafe.Pointer 可以相互转换。
  2. 2.
    uintptr 类型和 unsafe.Pointer 可以相互转换。
type pointer uintptr
pointer 不能直接进行数学运算,但可以把它转换成 uintptr,对 uintptr 类型进行数学运算,再转换成 pointer 类型。
// uintptr 是一个整数类型,它足够大,可以存储
type uintptr uintptr
还有一点要注意的是,uintptr 并没有指针的语义,意思就是 uintptr 所指向的对象会被 gc 无情地回收。而 unsafe.Pointer 有指针语义,可以保护它所指向的对象在“有用”的时候不会被垃圾回收。
unsafe 包中的几个函数都是在编译期间执行完毕,毕竟,编译器对内存分配这些操作“了然于胸”。在 /usr/local/go/src/cmd/compile/internal/gc/unsafe.go 路径下,可以看到编译期间 Go 对 unsafe 包中函数的处理。