no copy机制
小菜刀读Go源码时，发现一个高频注释语句“XXX must not be copied after first use“。例如sync包下的Pool、Cond、WaitGroup、Mutex、Map和atomoic.Vaule、strings.Builder等，都有该句注释。
为什么注释文档中要强调no copy？
安全！
如果结构体对象包含指针字段，当该对象被拷贝时，会使得两个对象中的指针字段变得不再安全。
type S struct {
f1 int
f2 *s
}
type s struct {
name string
}
func main() {
mOld := S{
f1: 0,
f2: &s{name: "mike"},
}
mNew := mOld //拷贝
mNew.f1 = 1
mNew.f2.name = "jane"
fmt.Println(mOld.f1, mOld.f2) //输出：0 &{jane}
}
如上，结构体对象S中存在两个field，分别是f1和f2，其中f2是指向s类型的指针。当mNew复制了mOld之后，mNew对两个字段进行了改变，可以看到f1字段的更改，不会对mOld造成影响。但是，nNew中f2字段的修改也会把mOld中的f2字段修改掉，这引发了安全问题。
Go是如何保证no copy的？
1. runtime checking
- strings.Builder中copy检查
func main() {
var a strings.Builder
a.Write([]byte("a"))
b := a
b.Write([]byte("b"))
}
// 运行报错：panic: strings: illegal use of non-zero Builder copied by value
报错信息，来源于strings.Builder的copyCheck。
type Builder struct {
addr *Builder // of receiver, to detect copies by value
buf []byte
}
func (b *Builder) Write(p []byte) (int, error) {
b.copyCheck()
b.buf = append(b.buf, p...)
return len(p), nil
}
func (b *Builder) copyCheck() {
if b.addr == nil {
b.addr = (*Builder)(noescape(unsafe.Pointer(b)))
} else if b.addr != b {
panic("strings: illegal use of non-zero Builder copied by value")
}
}
在Builder中，addr是一个指向自身的指针。当对上文中的a复制给b时，a和b本身是不同的对象。因此，b.addr实际还是指向a的指针，这就会触发条件b.addr!=b，造成panic。
- sync.Cond中copy检查
在源码中，拥有copy检查机制的还有sync.Cond。
type Cond struct {
noCopy noCopy
L Locker
notify notifyList
checker copyChecker
}
func (c *Cond) Wait() {
c.checker.check()
...
}
type copyChecker uintptr
func (c *copyChecker) check() {
if uintptr(*c) != uintptr(unsafe.Pointer(c)) &&
!atomic.CompareAndSwapUintptr((*uintptr)(c), 0, uintptr(unsafe.Pointer(c))) &&
uintptr(*c) != uintptr(unsafe.Pointer(c)) {
panic("sync.Cond is copied")
}
}
这里的check函数初看不易明白。因此，定义一个相似的结构体对象，来探究这里的check函数究竟是如何做copy检查的。
type cond struct {
checker copyChecker
}
type copyChecker uintptr
func (c *copyChecker) check() {
fmt.Printf("Before: c: %12v, *c: %12v, uintptr(*c): %12v, uintptr(unsafe.Pointer(c)): %12v\n", c, *c, uintptr(*c), uintptr(unsafe.Pointer(c)))
swapped := atomic.CompareAndSwapUintptr((*uintptr)(c), 0, uintptr(unsafe.Pointer(c)))
fmt.Printf("After : c: %12v, *c: %12v, uintptr(*c): %12v, uintptr(unsafe.Pointer(c)): %12v, swapped: %12v\n", c, *c, uintptr(*c), uintptr(unsafe.Pointer(c)), swapped)
}
func main() {
var a cond
a.checker.check()
b := a
b.checker.check()
}
// 输出
Before: c: 0xc0000b4008, *c: 0, uintptr(*c): 0, uintptr(unsafe.Pointer(c)): 824634458120
After : c: 0xc0000b4008, *c: 824634458120, uintptr(*c): 824634458120, uintptr(unsafe.Pointer(c)): 824634458120, swapped: true
Before: c: 0xc0000b4040, *c: 824634458120, uintptr(*c): 824634458120, uintptr(unsafe.Pointer(c)): 824634458176
After : c: 0xc0000b4040, *c: 824634458120, uintptr(*c): 824634458120, uintptr(unsafe.Pointer(c)): 824634458176, swapped: false
这下，sync.Cond的copy检查就很清晰了。当a被b copy之后，uintptr(*c)和uintptr(unsafe.Pointer(c))的值是不同的，通过uint对象的原子比较方法CompareAndSwapUintptr将返回false，它证明了对象a被copy过，从而调用panic保护sync.Cond不被复制。
2. go vet checking
上述两个例子都是在程序编译后，runtime检查的。但是，正如文中开篇所述，sync包下的其他的对象如Pool、WaitGroup、Mutex、Map等，它们其实也需要copy检查机制，但是在源码中，却没有提供运行时检查。那该如何保证我们的代码中这些对象在使用中未被copy，从而避免潜在的安全问题呢？
Go在源代码src/sync/cond.go中的一段注释给了我们答案。
// noCopy may be embedded into structs which must not be copied
// after the first use.
//
// See https://golang.org/issues/8005#issuecomment-190753527
// for details.
type noCopy struct{}
// Lock is a no-op used by -copylocks checker from `go vet`.
func (*noCopy) Lock() {}
func (*noCopy) Unlock() {}
很明显，runtime时的copy检查虽然很重要，但是，该操作会影响程序的执行性能。Go官方目前只提供了strings.Builder和sync.Cond的runtime拷贝检查机制，对于其他需要nocopy对象类型来说，使用go vet工具来做静态编译检查。
具体实施来说，就是该对象，或对象中存在filed，它拥有Lock()和Unlock()方法，即实现sync.Locker接口。之后，可以通过go vet功能，来检查代码中该对象是否有被copy。
例如sync.Pool和sync.WaitGroup就内嵌了noCopy属性，sync.Mutex实现了sync.Locker接口，sync.Map内嵌了sync.Mutex。
- 静态检查
// wg.go
package main
import "sync"
func main() {
var sm sync.Mutex
sm.Lock()
sm.Unlock()
sm2 := sm
sm2.Lock()
}
如上，sm在first use后，被copy给sm2。注意：该代码运行时，不会报错，但是却存在安全隐患。
$ go vet wg.go
# command-line-arguments
./wg.go:9:9: assignment copies lock value to sm2: sync.Mutex
通过以上命令，即可检查出sync.Mutex有被copy。因此，举一反三，如果在我们自己的项目开发中，定义某对象不能被copy，那么就可以参考Go源码中，嵌入noCopy结构体，最终通过go vet进行copy检查。
type noCopy struct{}
func (*noCopy) Lock() {}
func (*noCopy) Unlock() {}
type MyType struct {
noCopy noCopy
...
}
更多关于Go关于no copy的讨论请参考官方Github issue，地址：https://github.com/golang/go/issues/8005