ポインタに関するGo言語とC言語の違いは何ですか?

違い: 1. Go 言語は new キーワードを使用してメモリを割り当て、指定された型のポインタを作成できますが、C 言語は使用できません。 2. C 言語の配列名 arr は、「&arr[0]」に相当する配列の最初の要素のアドレスを表します。Go 言語の配列名 arr は、配列の最初の要素のアドレスを表しません。配列ですが、配列全体の値を表します。 3. Go 言語はポインタ演算をサポートしていませんが、C 言語はポインタ演算をサポートしています。 4.

このチュートリアルの動作環境: Windows 7 システム、GO バージョン 1.18、Dell G3 コンピューター。

C と Go はどちらもポインターの概念を持つ言語ですが、この記事では主に 2 つの類似点と相違点を取り上げ、Go ポインターの理解と使用法を深めます。

Operator

C と Go はどちらも同じです:

• & Operator は、変数の位置 メモリ アドレス

• 演算子は、ポインタ変数が指すメモリ アドレスの値を取り出します。「Dereference#」とも呼ばれます。 ##"

C 言語バージョンの例:

#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 言語バージョンの例:

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 は new## も使用できます。 # メモリを割り当てるキーワード 指定された型のポインタを作成します。

 // 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

配列名と配列の最初のアドレス

配列の場合

// 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}

C では、配列名

arr は配列の最初の要素のアドレスは &arr[0]

に相当し、

&arr は配列全体の最初のアドレスを表します arr

// 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

プログラムを実行する

arrと&arrの出力値は同じですが、意味が全く異なることがわかります。

まず、識別子としての配列名

arr は、&arr[0] から見た arr[0] のアドレスです。 これは int 型の値へのポインタです。

そして

&arr は int[5] 型の値へのポインターです。

ポインタのオフセットをさらに検証できます

// 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

これにはオフセットの知識が必要です。

T 型のポインタの動きは sizeof(T ) は移動単位です。

• arr 1 : arr は int 型の値へのポインタであるため、オフセットは 1*sizeof(int)

• ##&arr 1

  : &arr は int[5] を指すポインターで、そのオフセットは 1*sizeof(int)*5

  #C 言語の
arr

と

&arr の違いは理解できると思います。次に Go 言語 を見てみましょう。

// 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] および

&arr は C 言語と一致します。 しかし、Go の配列名 arr

は配列の最初の要素のアドレスではなくなり、配列全体の値を表すため、出力では

% というプロンプトが表示されます。 !p([5 ]int=[1 2 3 4 5])ポインタ算術

ポインタは本質的に符号なし整数であり、メモリを表します。住所。

ポインターと整数値は、上記のポインター オフセットの例のように加算および減算できます。

Add

n
• : 型は

  T のポインタは n*sizeof(T) 単位で上位ビットに移動します。

  minus
n
• :

  T 型のポインタ (n*sizeof(T) 単位) 下に移動。

sizeof(T)

は、データ型が占めるバイト数を表します。たとえば、

int は 32 ビット環境では 4 バイトです。 64 ビット環境では 8 バイト C 言語の例:

#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

Here

ptr

0061FF08 から移動 sizeof( int) = 4 バイトから 0061FF0C、次の配列要素のアドレスを指しますGo 言語の例:

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

小 Tips

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
}

总结

• 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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