pointer 不能直接进行数学运算，但可以把它转换成 uintptr，对 uintptr 类型进行数学运算，再转换成 pointer 类型。

// uintptr 是一个整数类型，它足够大，可以存储
type uintptr uintptr

还有一点要注意的是，uintptr 并没有指针的语义，意思就是 uintptr 所指向的对象会被 gc 无情地回收。而 unsafe.Pointer 有指针语义，可以保护它所指向的对象在“有用”的时候不会被垃圾回收。

unsafe 包中的几个函数都是在编译期间执行完毕，毕竟，编译器对内存分配这些操作“了然于胸”。在 /usr/local/go/src/cmd/compile/internal/gc/unsafe.go 路径下，可以看到编译期间 Go 对 unsafe 包中函数的处理。

更深层的原理需要去研究编译器的源码，这里就不去深究了。我们重点关注它的用法，接着往下看。

unsafe 如何使用

获取 slice 长度

通过前面关于 slice 的文章，我们知道了 slice header 的结构体定义：

// runtime/slice.go
type slice struct {
    array unsafe.Pointer // 元素指针
    len   int // 长度 
    cap   int // 容量
}

调用 make 函数新建一个 slice，底层调用的是 makeslice 函数，返回的是 slice 结构体：

func makeslice(et *_type, len, cap int) slice

因此我们可以通过 unsafe.Pointer 和 uintptr 进行转换，得到 slice 的字段值。

func main() {
    s := make([]int, 9, 20)
    var Len = *(*int)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&s)) + uintptr(8)))
    fmt.Println(Len, len(s)) // 9 9

    var Cap = *(*int)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&s)) + uintptr(16)))
    fmt.Println(Cap, cap(s)) // 20 20
}

Len，cap 的转换流程如下：

Len: &s => pointer => uintptr => poiter => *int => int
Cap: &s => pointer => uintptr => poiter => *int => int

获取 map 长度

再来看一下上篇文章我们讲到的 map：

type hmap struct {
    count     int
    flags     uint8
    B         uint8
    noverflow uint16
    hash0     uint32

    buckets    unsafe.Pointer
    oldbuckets unsafe.Pointer
    nevacuate  uintptr

    extra *mapextra
}

和 slice 不同的是，makemap 函数返回的是 hmap 的指针，注意是指针：

func makemap(t *maptype, hint int64, h *hmap, bucket unsafe.Pointer) *hmap

我们依然能通过 unsafe.Pointer 和 uintptr 进行转换，得到 hamp 字段的值，只不过，现在 count 变成二级指针了：

func main() {
    mp := make(map[string]int)
    mp["qcrao"] = 100
    mp["stefno"] = 18

    count := **(**int)(unsafe.Pointer(&mp))
    fmt.Println(count, len(mp)) // 2 2
}

count 的转换过程：

&mp => pointer => **int => int

map 源码中的应用

在 map 源码中，mapaccess1、mapassign、mapdelete 函数中，需要定位 key 的位置，会先对 key 做哈希运算。

例如：

b := (*bmap)(unsafe.Pointer(uintptr(h.buckets) + (hash&m)*uintptr(t.bucketsize)))

h.buckets 是一个 unsafe.Pointer，将它转换成 uintptr，然后加上 (hash&m)*uintptr(t.bucketsize)，二者相加的结果再次转换成 unsafe.Pointer，最后，转换成 bmap 指针，得到 key 所落入的 bucket 位置。如果不熟悉这个公式，可以看看上一篇文章，浅显易懂。

上面举的例子相对简单，来看一个关于赋值的更难一点的例子：

// store new key/value at insert position
if t.indirectkey {
    kmem := newobject(t.key)
    *(*unsafe.Pointer)(insertk) = kmem
    insertk = kmem
}
if t.indirectvalue {
    vmem := newobject(t.elem)
    *(*unsafe.Pointer)(val) = vmem
}

typedmemmove(t.key, insertk, key)

这段代码是在找到了 key 要插入的位置后，进行“赋值”操作。insertk 和 val 分别表示 key 和 value 所要“放置”的地址。如果 t.indirectkey 为真，说明 bucket 中存储的是 key 的指针，因此需要将 insertk 看成指针的指针，这样才能将 bucket 中的相应位置的值设置成指向真实 key 的地址值，也就是说 key 存放的是指针。

下面这张图展示了设置 key 的全部操作：

obj 是真实的 key 存放的地方。第 4 号图，obj 表示执行完 typedmemmove 函数后，被成功赋值。

Offsetof 获取成员偏移量

对于一个结构体，通过 offset 函数可以获取结构体成员的偏移量，进而获取成员的地址，读写该地址的内存，就可以达到改变成员值的目的。

这里有一个内存分配相关的事实：结构体会被分配一块连续的内存，结构体的地址也代表了第一个成员的地址。

我们来看一个例子：