Go语言学习10-指针类型

简介: 【4月更文挑战第11天】本篇 Huazie 向大家介绍 Go语言的指针类型

18a325e136e34114b15a6d2caa5b02de.jpeg

引言

书接上篇,我们了解了 Go 语言的《结构体类型》,本篇介绍 Go 语言的指针类型。主要如下:

主要内容

指针是一个代表着某个内存地址的值。这个内存地址往往是在内存中存储的另一个变量的值的起始位置。Go语言既没有像Java语言那样取消了代码对指针的直接操作的能力,也避免了C/C++语言中由于对指针的滥用而造成的安全和可靠性问题。

Go语言的指针类型指代了指向一个给定类型的变量的指针。它常常被称为指针的基本类型。指针类型是Go语言的复合类型之一。

1. 类型表示法

可以通过在任何一个有效的数据类型的左边加入 * 来得到与之对应的指针类型。例如,一个元素类型为 int 的切片类型所对应的指针类型是 *[]int ,前面的结构体类型 Sequence 所对应的指针类型是 *Sequence

注意:如果代表类型的是一个限定标识符(如 sort.StringSlice),那么表示与其对应的指针类型的字面量应该是 *sort.StringSlice ,而不是 sort.*StringSlice

在Go语言中,还有一个专门用于存储内存地址的类型 uintptr。而 uintptr 类型与 int 类型和 uint 类型一样,也属于整数类型。它的值是一个能够保存一个指针类型值(简称指针值)的位模式形式。

2. 值表示法

如果一个变量 v 的值是可寻址的,表达式 &v 就代表了指向变量 v 的值的指针值。

知识点: 如果某个值确实被存储在了计算机中,并且有一个内存地址可以代表这个值在内存中存储的起始位置,那么就可以说这个值以及代表它的变量是可寻址的

3. 属性和基本操作

指针类型属于引用类型,它的零值是 nil

对指针的操作,从标准代码包 unsafe 讲起,如下为省略文档的 unsafe 包下面的 unsafe.go 的源码(可自行到Go安装包 src 目录查看详细内容):

package unsafe

type ArbitraryType int
type Pointer *ArbitraryType

func Sizeof(x ArbitraryType) uintptr
func Offsetof(x ArbitraryType) uintptr
func Alignof(x ArbitraryType) uintptr

在代码包 unsafe 中,有一个名为 ArbitraryType 的类型。从类型声明上看,它是 int 类型的一个别名类型。但是,它实际上可以代表任意的Go语言表达式的结果类型。事实上,它也并不算是 unsafe 包的一部分,在这里声明它仅处于代码文档化的目的。另外 unsafe 还声明了一个名为 Pointer 的类型,它代表了ArbitraryType 类型的指针类型。

如下有4个与 unsafe.Pointer 类型相关的特殊转换操作:

  1. 一个指向其他类型的指针值都可以被转换为一个unsafe.Pointer类型值。例如,如果有一个float32类型的变量f32,那么可以将与它的对应的指针值转换为一个unsafe.Pointer类型的值:

    pointer := unsafe.Pointer(&f32)
    

    其中,在特殊标记 := 右边就是用于进行转换操作的调用表达式。取值表达式 &f32 的求值结果是一个 *float32 类型的值。

  2. 一个 unsafe.Pointer 类型值可以被转换为一个与任何类型对应的指针类型的值。例如:

    vptr := (*int)(pointer)
    

    上面的代码用于将 pointer 的值转换为与指向int类型值的指针值,并赋值给变量 vptr*int 类型和 *float32 类型在内存中的布局是不同的,如果我们在它们之上直接进行类型转换(对应表达式 (*int)(&f32)) 是不行,这会产生一个编译错误。有了上面的 unsafe.Pointer 作为中转类型的时候,看起来操作没有问题,但在使用取值表达式 *vptr 的时候会出现问题,int 类型的值和 float32 类型的值解析得到的结果是完全不同的,这样会产生一个不正确的结果。比如,如果这里对变量 vptr 的赋值语句改为:

    vptr := (*string)(pointer)
    

    取值表达式 *vptr的求值就会引发一个运行时恐慌。

  3. 一个 uintptr 类型的值也可以被转换为一个 unsafe.Pointer 类型的值。例如:

    pointer2 := unsafe.Pointer(uptr)
    
  1. 一个 unsafe.Pointer 类型值可以被转换为一个 uintptr 类型的值。例如:

    uptr := uintptr(pointer)
    

注意:正是因为这些特殊的转换操作,unsafe.Pointer 类型可以使程序绕过Go语言的类型系统并在任意的内存地址上进行读写操作成为可能。但这些操作非常危险,小心使用

现在用之前的结构体类型 Person 举例,如下:

type Person struct {
   
   
    Name  string `json:"name"`
    Age   uint8 `json:"age"`
    Address string `json:"addr"`
}

初始化 Person 的值,并把它的指针值赋给变量 p :

p := &Person(“Huazie”, 23, “Nanjing”)

下面利用上述特殊转换操作中的第一条和第三条获取这个结构体值在内存中的存储地址:

var puptr = uintptr(unsafe.Pointer(p))

变量 puptr 的值就是存储上面那个 Person 类型值的内存地址。由于类型 uintptr 的值实际上是一个无符号整数,所以我们可以在该类型的值上进行任何算术运算。例如:

// 变量np表示结构体中的Name字段值的内存地址。
var np uintptr = puptr + unsafe.Offsetof(p.Name)

如上 unsafe.Offsetof 函数会返回作为参数的某字段(由相应的选择表达式表示)在其所属的结构体类型之中的存储偏移量。也就是,在内存中从存储这个结构体值的起始位置到存储其中某字段的值的起始位置之间的距离。这个存储偏移量(或者说距离)的单位是字节,它的值的类型是 uintptr。对于同一个结构体类型和它的同一个字段来说,这个存储偏移量总是相同的。

在获得存储 Name 字段值的内存地址之后,将它还原成指向这个 Name 字段值的指针类型值,如下:

var name *string = (*string)(unsafe.Pointer(np))

获取这个 Name 字段的值:

*name

只要获得了存储某个值的内存地址,就可以通过一定的算术运算得到存储在其他内存地址上的值甚至程序。如下一个恒等式显示上面的一些操作:

uintptr(unsafe.Pointer(&s)) + unsafe.Offsetof(s.f) == uintptr(unsafe.Pointer(&s.f))

结语

Go数据类型的知识就记到这,下一篇介绍 Go语言数据的使用。其中 通道类型,比较特殊,将会在后续的博文仔细讲解,敬请期待!!!

最后附上知名的Go语言开源框架:

Skynet: 一个分布式服务框架。它可以帮助我们构建起大规模的分布式应用系统。它的源码放置在https://github.com/skynetservices/skynet上。

目录
相关文章
|
5月前
|
编译器 Go
揭秘 Go 语言中空结构体的强大用法
Go 语言中的空结构体 `struct{}` 不包含任何字段,不占用内存空间。它在实际编程中有多种典型用法:1) 结合 map 实现集合(set)类型;2) 与 channel 搭配用于信号通知;3) 申请超大容量的 Slice 和 Array 以节省内存;4) 作为接口实现时明确表示不关注值。此外,需要注意的是,空结构体作为字段时可能会因内存对齐原因占用额外空间。建议将空结构体放在外层结构体的第一个字段以优化内存使用。
|
5月前
|
运维 监控 算法
监控局域网其他电脑:Go 语言迪杰斯特拉算法的高效应用
在信息化时代,监控局域网成为网络管理与安全防护的关键需求。本文探讨了迪杰斯特拉(Dijkstra)算法在监控局域网中的应用,通过计算最短路径优化数据传输和故障检测。文中提供了使用Go语言实现的代码例程,展示了如何高效地进行网络监控,确保局域网的稳定运行和数据安全。迪杰斯特拉算法能减少传输延迟和带宽消耗,及时发现并处理网络故障,适用于复杂网络环境下的管理和维护。
|
23天前
|
JSON 编解码 API
Go语言网络编程:使用 net/http 构建 RESTful API
本章介绍如何使用 Go 语言的 `net/http` 标准库构建 RESTful API。内容涵盖 RESTful API 的基本概念及规范,包括 GET、POST、PUT 和 DELETE 方法的实现。通过定义用户数据结构和模拟数据库,逐步实现获取用户列表、创建用户、更新用户、删除用户的 HTTP 路由处理函数。同时提供辅助函数用于路径参数解析,并展示如何设置路由器启动服务。最后通过 curl 或 Postman 测试接口功能。章节总结了路由分发、JSON 编解码、方法区分、并发安全管理和路径参数解析等关键点,为更复杂需求推荐第三方框架如 Gin、Echo 和 Chi。
|
2月前
|
分布式计算 Go C++
初探Go语言RPC编程手法
总的来说,Go语言的RPC编程是一种强大的工具,让分布式计算变得简单如同本地计算。如果你还没有试过,不妨挑战一下这个新的编程领域,你可能会发现新的世界。
64 10
|
5月前
|
开发框架 前端开发 Go
eino — 基于go语言的大模型应用开发框架(二)
本文介绍了如何使用Eino框架实现一个基本的LLM(大语言模型)应用。Eino中的`ChatModel`接口提供了与不同大模型服务(如OpenAI、Ollama等)交互的统一方式,支持生成完整响应、流式响应和绑定工具等功能。`Generate`方法用于生成完整的模型响应,`Stream`方法以流式方式返回结果,`BindTools`方法为模型绑定工具。此外,还介绍了通过`Option`模式配置模型参数及模板功能,支持基于前端和用户自定义的角色及Prompt。目前主要聚焦于`ChatModel`的`Generate`方法,后续将继续深入学习。
727 7
|
5月前
|
存储 开发框架 Devops
eino — 基于go语言的大模型应用开发框架(一)
Eino 是一个受开源社区优秀LLM应用开发框架(如LangChain和LlamaIndex)启发的Go语言框架,强调简洁性、可扩展性和可靠性。它提供了易于复用的组件、强大的编排框架、简洁明了的API、最佳实践集合及实用的DevOps工具,支持快速构建和部署LLM应用。Eino不仅兼容多种模型库(如OpenAI、Ollama、Ark),还提供详细的官方文档和活跃的社区支持,便于开发者上手使用。
1099 8
|
5月前
|
存储 缓存 监控
企业监控软件中 Go 语言哈希表算法的应用研究与分析
在数字化时代,企业监控软件对企业的稳定运营至关重要。哈希表(散列表)作为高效的数据结构,广泛应用于企业监控中,如设备状态管理、数据分类和缓存机制。Go 语言中的 map 实现了哈希表,能快速处理海量监控数据,确保实时准确反映设备状态,提升系统性能,助力企业实现智能化管理。
80 3
|
5月前
|
存储 缓存 安全
Go 语言中的 Sync.Map 详解:并发安全的 Map 实现
`sync.Map` 是 Go 语言中用于并发安全操作的 Map 实现,适用于读多写少的场景。它通过两个底层 Map(`read` 和 `dirty`)实现读写分离,提供高效的读性能。主要方法包括 `Store`、`Load`、`Delete` 等。在大量写入时性能可能下降,需谨慎选择使用场景。
|
5月前
|
SQL 安全 Java
阿里双十一背后的Go语言实践:百万QPS网关的设计与实现
解析阿里核心网关如何利用Go协程池、RingBuffer、零拷贝技术支撑亿级流量。 重点分享: ① 如何用gRPC拦截器实现熔断限流; ② Sync.Map在高并发读写中的取舍。
183 1
|
5月前
|
存储 算法 安全
基于 Go 语言的公司内网管理软件哈希表算法深度解析与研究
在数字化办公中,公司内网管理软件通过哈希表算法保障信息安全与高效管理。哈希表基于键值对存储和查找,如用户登录验证、设备信息管理和文件权限控制等场景,Go语言实现的哈希表能快速验证用户信息,提升管理效率,确保网络稳定运行。
78 0