區別:1、go語言可以使用new關鍵字來分配記憶體建立指定類型的指針,而c語言不行。 2.c語言中數組名arr代表的是數組首元素的位址,相當於「&arr[0]」;go語言中數組名arr不代表數組首元素的位址,代表的是整個數組的值。 3.go語言不支援指標運算,而c語言支援指標運算。 4、
本教學操作環境:windows7系統、GO 1.18版本、Dell G3電腦。
C 和 Go 都是有指標概念的語言,這篇文章主要藉這兩者之間的異同來加深對 Go 指標的理解和使用。
C 和Go 都相同:
&
運算子取出變數所在的記憶體位址
*
運算子取出指標變數所指向的記憶體位址裡面的值,也叫做「 解引用 」
C 語言版範例:
#include <stdio.h> int main() { int bar = 1; // 声明一个指向 int 类型的值的指针 int *ptr; // 通过 & 取出 bar 变量所在的内存地址并赋值给 ptr 指针 ptr = &bar; // 打印 ptr 的值(为地址),*prt 表示取出指针变量所指向的内存地址里面的值 printf("%p %d\n", ptr, *ptr); return (0); } // 输出结果: // 0x7ffd5471ee54 1
Go 語言版範例:
package main import "fmt" func main() { bar := 1 // 声明一个指向 int 类型的值的指针 var ptr *int // 通过 & 取出 bar 变量所在的内存地址并赋值给 ptr 指针 ptr = &bar // 打印 ptr 变量储存的指针地址,*prt 表示取出指针变量所指向的内存地址里面的值 fmt.Printf("%p %d\n", ptr, *ptr) } // 输出结果: // 0xc000086020 1
Go 也可以使用 new
關鍵字來分配記憶體建立指定類型的指標。
// 声明一个指向 int 类型的值的指针 // var ptr *int ptr := new(int) // 通过 & 取出 bar 变量所在的内存地址并赋值给 ptr 指针 ptr = &bar
對於一個陣列
// C int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; // Go // 需要指定长度,否则类型为切片 arr := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
在C 中,陣列名稱 arr
代表的是陣列首元素的位址,相當於 &arr[0]
而 &arr
代表的是整個陣列arr 的首位址
// C // arr 数组名代表数组首元素的地址 printf("arr -> %p\n", arr); // &arr[0] 代表数组首元素的地址 printf("&arr[0] -> %p\n", &arr[0]); // &arr 代表整个数组 arr 的首地址 printf("&arr -> %p\n", &arr); // 输出结果: // arr -> 0061FF0C // &arr[0] -> 0061FF0C // &arr -> 0061FF0C
運作程序可以發現 arr
和 &arr
的輸出值是相同的,但是它們的意義卻完全不同。
首先數組名稱 arr
作為標識符,是 arr[0]
的地址,從 &arr[0]
的角度去看就是一個指向int 類型的值的指標。
而 &arr
則是指向 int[5] 型態的值的指標。
可以進一步對指標偏移驗證
// C // 指针偏移 printf("arr+1 -> %p\n", arr + 1); printf("&arr+1 -> %p\n", &arr + 1); // 输出结果: // arr+1 -> 0061FF10 // &arr+1 -> 0061FF20
這裡牽涉到偏移量的知識:一個型別為 T
的指標的移動,是以 sizeof(T)
為移動單位的。
arr 1
: arr 是指向int 型態的值的指針,因此偏移量為 1*sizeof(int)
&arr 1
: &arr 是指向int[5] 的指針,它的偏移量是 1*sizeof(int)*5
到這裡相信你應該可以理解C 語言中的 arr
和 &arr
的區別了吧,接下來看看Go 語言
// 尝试将数组名 arr 作为地址输出 fmt.Printf("arr -> %p\n", arr) fmt.Printf("&arr[0] -> %p\n", &arr[0]) fmt.Printf("&arr -> %p\n", &arr) // 输出结果: // arr -> %!p([5]int=[1 2 3 4 5]) // &arr[0] -> 0xc00000c300 // &arr -> 0xc00000c300
&arr[0]
和 &arr
與C 語言一致。
但是陣列名稱 arr
在Go 中已經不是陣列首元素的位址了,代表的是整個陣列的值,所以輸出時會提示 %!p([5 ]int=[1 2 3 4 5])
指標本質上就是無符號整數,代表了記憶體位址。
指標和整數值可以進行加減法運算,例如上述的指標偏移範例:
加上n
: 一個型別為T
的指針,以 n*sizeof(T)
為單位移動至高位。
減n
: 一個型別為 T
的指針,以 n*sizeof(T)
為單位向低位移動。
其中 sizeof(T)
代表的是資料型別佔據的位元組,例如 int
在32 位元環境下為4 個位元組,64 位元環境下為8 個位元組
C 語言範例:
#include <stdio.h> int main() { int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5}; // ptr 是一个指针,为 arr 数组的第一个元素地址 int *ptr = arr; printf("%p %d\n", ptr, *ptr); // ptr 指针向高位移动一个单位,移向到 arr 数组第二个元素地址 ptr++; printf("%p %d\n", ptr, *ptr); return (0); } // 输出结果: // 0061FF08 1 // 0061FF0C 2
在這裡 ptr
從 0061FF08
移動了 sizeofof( int) = 4
個位元組到 0061FF0C
,指向了下一個陣列元素的位址
Go 語言範例:
package main import "fmt" func main() { arr := [5]uint32{1, 2, 3, 4, 5} // ptr 是一个指针,为 arr 数组的第一个元素地址 ptr := &arr[0] fmt.Println(ptr, *ptr) // ptr 指针向高位移动一个单位,移向到 arr 数组第二个元素地址 ptr++ fmt.Println(ptr, *ptr) } // 输出结果: // 编译报错: // .\main.go:13:5: invalid operation: ptr++ (non-numeric type *uint32)
编译报错 *uint32
非数字类型,不支持运算,说明 Go 是不支持指针运算的。
这个其实在 Go Wiki[1] 中的 Go 从 C++ 过渡文档中有提到过:Go has pointers but not pointer arithmetic.
Go 有指针但不支持指针运算。
另辟蹊径
那还有其他办法吗?答案当然是有的。
在 Go 标准库中提供了一个 unsafe
包用于编译阶段绕过 Go 语言的类型系统,直接操作内存。
我们可以利用 unsafe
包来实现指针运算。
func Alignof(x ArbitraryType) uintptr func Offsetof(x ArbitraryType) uintptr func Sizeof(x ArbitraryType) uintptr type ArbitraryType func Slice(ptr *ArbitraryType, len IntegerType) []ArbitraryType type IntegerType type Pointer func Add(ptr Pointer, len IntegerType) Pointer
核心介绍:
uintptr
: Go 的内置类型。是一个无符号整数,用来存储地址,支持数学运算。常与 unsafe.Pointer
配合做指针运算
unsafe.Pointer
: 表示指向任意类型的指针,可以和任何类型的指针互相转换(类似 C 语言中的 void*
类型的指针),也可以和 uintptr
互相转换
unsafe.Sizeof
: 返回操作数在内存中的字节大小,参数可以是任意类型的表达式,例如 fmt.Println(unsafe.Sizeof(uint32(0)))
的结果为 4
unsafe.Offsetof
: 函数的参数必须是一个字段 x.f,然后返回 f 字段相对于 x 起始地址的偏移量,用于计算结构体成员的偏移量
原理:
Go 的 uintptr
类型存储的是地址,且支持数学运算
*T
(任意指针类型) 和 unsafe.Pointer
不能运算,但是 unsafe.Pointer
可以和 *T
、 uintptr
互相转换
因此,将 *T
转换为 unsafe.Pointer
后再转换为 uintptr
,uintptr
进行运算之后重新转换为 unsafe.Pointer
=> *T
即可
代码实现:
package main import ( "fmt" "unsafe" ) func main() { arr := [5]uint32{1, 2, 3, 4, 5} ptr := &arr[0] // ptr(*uint32类型) => one(unsafe.Pointer类型) one := unsafe.Pointer(ptr) // one(unsafe.Pointer类型) => *uint32 fmt.Println(one, *(*uint32)(one)) // one(unsafe.Pointer类型) => one(uintptr类型) 后向高位移动 unsafe.Sizeof(arr[0]) = 4 字节 // twoUintptr := uintptr(one) + unsafe.Sizeof(arr[0]) // !!twoUintptr 不能作为临时变量 // uintptr 类型的临时变量只是一个无符号整数,并不知道它是一个指针地址,可能被 GC // 运算完成后应该直接转换回 unsafe.Pointer : two := unsafe.Pointer(uintptr(one) + unsafe.Sizeof(arr[0])) fmt.Println(two, *(*uint32)(two)) } // 输出结果: // 0xc000012150 1 // 0xc000012154 2
甚至还可以更改结构体的私有成员:
// model/model.go package model import ( "fmt" ) type M struct { foo uint32 bar uint32 } func (m M) Print() { fmt.Println(m.foo, m.bar) } // main.go package main import ( "example/model" "unsafe" ) func main() { m := model.M{} m.Print() foo := unsafe.Pointer(&m) *(*uint32)(foo) = 1 bar := unsafe.Pointer(uintptr(foo) + 4) *(*uint32)(bar) = 2 m.Print() } // 输出结果: // 0 0 // 1 2
Go 的底层 slice
切片源码就使用了 unsafe
包
// slice 切片的底层结构 type slice struct { // 底层是一个数组指针 array unsafe.Pointer // 长度 len int // 容量 cap int }
Go 可以使用 &
运算符取地址,也可以使用 new
创建指针
Go 的数组名不是首元素地址
Go 的指针不支持运算
Go 可以使用 unsafe
包打破安全机制来操控指针,但对我们开发者而言,是 "unsafe" 不安全的
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以上是go語言和c語言在指標上有什麼差別的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章!