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
|
18小时前
|
JSON 安全 Java
2024年的选择:为什么Go可能是理想的后端语言
【4月更文挑战第27天】Go语言在2024年成为后端开发的热门选择,其简洁设计、内置并发原语和强大工具链备受青睐。文章探讨了Go的设计哲学,如静态类型、垃圾回收和CSP并发模型,并介绍了使用Gin和Echo框架构建Web服务。Go的并发通过goroutines和channels实现,静态类型确保代码稳定性和安全性,快速编译速度利于迭代。Go广泛应用在云计算、微服务等领域,拥有丰富的生态系统和活跃社区,适合作为应对未来技术趋势的语言。
8 0
|
20小时前
|
安全 测试技术 Go
Golang深入浅出之-Go语言单元测试与基准测试:testing包详解
【4月更文挑战第27天】Go语言的`testing`包是单元测试和基准测试的核心,简化了测试流程并鼓励编写高质量测试代码。本文介绍了测试文件命名规范、常用断言方法,以及如何进行基准测试。同时,讨论了测试中常见的问题,如状态干扰、并发同步、依赖外部服务和测试覆盖率低,并提出了相应的避免策略,包括使用`t.Cleanup`、`t.Parallel()`、模拟对象和检查覆盖率。良好的测试实践能提升代码质量和项目稳定性。
6 1
|
20小时前
|
运维 监控 Go
Golang深入浅出之-Go语言中的日志记录:log与logrus库
【4月更文挑战第27天】本文比较了Go语言中标准库`log`与第三方库`logrus`的日志功能。`log`简单但不支持日志级别配置和多样化格式,而`logrus`提供更丰富的功能,如日志级别控制、自定义格式和钩子。文章指出了使用`logrus`时可能遇到的问题,如全局logger滥用、日志级别设置不当和过度依赖字段,并给出了避免错误的建议,强调理解日志级别、合理利用结构化日志、模块化日志管理和定期审查日志配置的重要性。通过这些实践,开发者能提高应用监控和故障排查能力。
8 1
|
20小时前
|
安全 Go
Golang深入浅出之-Go语言标准库中的文件读写:io/ioutil包
【4月更文挑战第27天】Go语言的`io/ioutil`包提供简单文件读写,适合小文件操作。本文聚焦`ReadFile`和`WriteFile`函数,讨论错误处理、文件权限、大文件处理和编码问题。避免错误的关键在于检查错误、设置合适权限、采用流式读写及处理编码。遵循这些最佳实践能提升代码稳定性。
5 0
|
21小时前
|
Go C++
go 语言回调函数和闭包
go 语言回调函数和闭包
|
1天前
|
存储 负载均衡 监控
【Go 语言专栏】构建高可靠性的 Go 语言服务架构
【4月更文挑战第30天】本文探讨了如何利用Go语言构建高可靠性的服务架构。Go语言凭借其高效、简洁和并发性能,在构建服务架构中备受青睐。关键要素包括负载均衡、容错机制、监控预警、数据存储和服务治理。文章详细阐述了实现这些要素的具体步骤,通过实际案例分析和应对挑战的策略,强调了Go语言在构建稳定服务中的作用,旨在为开发者提供指导。
|
1天前
|
测试技术 Go 开发工具
【Go语言专栏】Go语言中的代码审查与最佳实践
【4月更文挑战第30天】Go语言因其简洁、高性能及并发能力,在云计算等领域广泛应用。代码审查对提升Go代码质量、遵循规范及团队协作至关重要。审查流程包括提交、审查、反馈、修改和合并代码。工具如GoLand、Git、ReviewBoard和GitHub提供支持。最佳实践包括遵循命名规范、添加注释、保持代码结构清晰、复用代码和确保测试覆盖。积极参与代码审查是提高质量的关键。
|
1天前
|
Prometheus 监控 Cloud Native
【Go语言专栏】Go语言中的日志记录与监控
【4月更文挑战第30天】Go语言在软件开发和运维中扮演重要角色,提供灵活的日志记录机制和与多种监控工具的集成。内置`log`包支持基本日志记录,而第三方库如`zap`、`zerolog`和`logrus`则扩展了更多功能。监控方面,Go应用可与Prometheus、Grafana、Jaeger等工具配合,实现系统指标收集、可视化和分布式追踪。健康检查通过HTTP端点确保服务可用性。结合日志和监控,能有效提升Go应用的稳定性和性能。
|
1天前
|
存储 安全 中间件
【Go语言专栏】Go语言中的安全认证与授权机制
【4月更文挑战第30天】本文探讨了Go语言中实现安全认证与授权的方法。认证机制包括HTTP Basic Auth、表单认证、OAuth和JWT,可借助`net/http`及第三方库实现。授权则通过中间件或拦截器,如RBAC、ABAC和上下文相关授权,`casbin`和`go-permission`等库提供解决方案。实践中,需设计认证流程、存储用户凭证、实现逻辑、定义授权策略和编写中间件,并确保安全性。案例分析展示了认证授权在RESTful API服务中的应用。在Go开发中,不断学习和优化安全策略以应对安全挑战至关重要。
|
1天前
|
SQL 安全 Go
【Go语言专栏】Go语言中的安全审计与漏洞修复
【4月更文挑战第30天】本文介绍了Go语言中的安全审计和漏洞修复实践。安全审计包括代码审查、静态分析、运行时分析、渗透测试和专业服务,借助工具如`go vet`、`staticcheck`、`gosec`等。修复漏洞的方法涉及防止SQL注入、XSS攻击、CSRF、不安全反序列化等。遵循最小权限原则、输入验证等最佳实践,结合持续学习,可提升Go应用安全性。参考[Go安全工作组](https://github.com/golang/security)和[OWASP Top 10](https://owasp.org/www-project-top-ten/)深入学习。