go中的unsafe包及使用详解

Unsafe code是一种绕过go类型安全和内存安全检查的Go代码。大多数情况，unsafe code是和指针相关的。但是要记住使用unsafe code有可能会损害你的程序，所以，如果你不完全确定是否需要用到unsafe code就不要使用它。

以下面的 unsafe.go 为例，看一下unsafe code的使用

package main
import (
 "fmt"
 "unsafe"
)
func main() {
 var value int64 = 5
 var p1 = &value
 var p2 = (*int32)(unsafe.Pointer(p1))

这里使用了 unsafe.Pointer() 方法，这个方法能让你创造一个 int32 的 p2 指针去指向一个 int64 的 value 变量，而这个变量是使用 p1 指针去访问的，注意这种做法是有风险的。

任何go指针都可以转化为 unsafe.Pointer 指针。

unsafe.Pointer 类型的指针可以覆盖掉go的系统类型。这毫无疑问很快，但是如果不小心或者不正确使用的话就会很危险，它给了开发者更多选择去掌控数据。

unsafe.go 后面部分如下

fmt.Println("*p1: ", *p1)
 fmt.Println("*p2: ", *p2)
 *p1 = 5434123412312431212
 fmt.Println(value)
 fmt.Println("*p2: ", *p2)
 *p1 = 54341234
 fmt.Println(value)
 fmt.Println("*p2: ", *p2)
}

你可以使用一个星号( * )来解引用一个指针

运行 unsafe.go ，会得到如下的输出

*p1:  5
*p2:  5
5434123412312431212
*p2:  -930866580
54341234
*p2:  54341234

那么这个输出说明了什么呢？它告诉了我们，使用32-bit的指针无法存一个64-bit的整数型

关于unsafe包

你已经实际操作过 unsafe 包的东西了，现在来看一下为什么这个库这么特别。

首先，如果你看了 unsafe 包的源码，你可能会感到惊讶。在macOS Hight Sierra系统上，可以使用 Homebrew 安装Go 。 unsafe 源码路径在 /usr/local/Cellar/go/1.9.1/libexec/src/unsafe/unsafe.go 下面，不包含注释，它的内容如下

$ cd /usr/local/Cellar/go/1.9.1/libexec/src/unsafe/
$ grep -v '^//' unsafe.go|grep -v '^$'
package unsafe
type ArbitraryType int
type Pointer *ArbitraryType
func Sizeof(x ArbitraryType) uintptr
func Offsetof(x ArbitraryType) uintptr
func Alignof(x ArbitraryType) uintptr

OK，其它的 unsafe 包的go代码去哪里了？答案很简单：当你import到你程序里的时候，Go编译器实现了这个unsafe库。

许多系统库，例如 runtime , syscall 和 os 会经常使用到 usafe 库

另一个usafe包的例子

我们通过一个 moreUnsafe.go 的小程序来了解unsafe库的兼容性。 moreUnsafe.go 做的事情就是使用指针来访问数组里的所有元素。

package main
import (
 "fmt"
 "unsafe"
)
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])
 }

首先， pointer 变量指向 array[0] 的地址， array[0] 是整型数组的第一个元素。接下来指向整数值的 pointer 变量会传入 unsafe.Pointer() 方法，然后传入 uintptr 。最后结果存到了 memoryAddress 里。

unsafe.Sizeof(array[0]) 是为了去访问下一个数组元素，这个值是每个元素占的内存大小。每次for循环遍历，都会把这个值加到 memoryAddress 上，这样就能获取到下一个数组元素的地址。 *pointer 的*符号对指针进行解引用，然后返回了所存的整数值。

后面部分代码如下：

fmt.Println()
 pointer = (*int)(unsafe.Pointer(memoryAddress))
 fmt.Print("One more: ", *pointer, " ")
 memoryAddress = uintptr(unsafe.Pointer(pointer)) + unsafe.Sizeof(array[0])
 fmt.Println()
}

这里，我们尝试使用指针和内存地址去访问一个不存在的数组元素。由于使用 unsafe 包，Go编译器不会捕捉到这样的逻辑错误，因而会产生一些不可预料的事情。

执行 moreUnsafe.go ，会产生如下的输出：

$ go run moreUnsafe.go
0 1 -2 3 4 
One more: 824634191624

现在，你使用指针访问了Go数组里的所有元素。但是，这里真正的问题是，当你尝试访问无效的数组元素，程序并不会出错而是会返回一个随机的数字。

总结

unsafe的功能很强大，它可以把任意指针转换为 unsafe.Pointer 指针，同时给了开发人员更多操作数据的手段。但是相对的，如果使用不当，则会造成不可预料的错误，这也是为什么这个包的名字被称作 unsafe 的原因，所以在你不确定是否该使用 unsafe 操作的时候，尽量不要使用它。