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go 指针

时间:2022-02-18  编辑:

指针概念

一个指针可以指向任何一个值的内存地址 它指向那个值的内存地址,在 32 位机器上占用 4 个字节,在 64 位机器上占用 8 个字节,并且与它所指向的值的大小无关。当然,可以声明指针指向任何类型的值来表明它的原始性或结构性;你可以在指针类型前面加上*号(前缀)来获取指针所指向的内容,这里的*号是一个类型更改器。使用一个指针引用一个值被称为间接引用。


Go语言指针

在Go语言中,直接砍掉了 C 语言指针最复杂的指针运算部分,只留下了获取指针(&运算符)和获取对象(*运算符)的运算,用法和C语言很类似。但不同的是,Go语言中没有->操作符来调用指针所属的成员,而与一般对象一样,都是使用.来调用。


Go 语言中一个指针被定义后没有分配到任何变量时,它的值为nil。


Go 语言自带指针隐式解引用 :对于一些复杂类型的指针, 如果要访问成员变量时候需要写成类似*p.field的形式时,只需要p.field即可访问相应的成员。


指针(pointer)概念在 Go 语言中被拆分为两个核心概念:


类型指针,允许对这个指针类型的数据进行修改。传递数据使用指针,而无须拷贝数据。类型指针不能进行偏移和运算。

切片,由指向起始元素的原始指针、元素数量和容量组成。

受益于这样的约束和拆分,Go 语言的指针类型变量拥有指针的高效访问,但又不会发生指针偏移,从而避免非法修改关键性数据问题。同时,垃圾回收也比较容易对不会发生偏移的指针进行检索和回收。


切片比原始指针具备更强大的特性,更为安全。切片发生越界时,运行时会报出宕机,并打出堆栈,而原始指针只会崩溃。


要明白指针,需要知道几个概念:指针地址、指针类型和指针取值,下面将展开细说。


认识指针地址和指针类型

每个变量在运行时都拥有一个地址,这个地址代表变量在内存中的位置。Go 语言中使用&作符放在变量前面对变量进行“取地址”操作。


格式如下:


ptr := &v    // v的类型为T


其中 v 代表被取地址的变量,被取地址的 v 使用 ptr 变量进行接收,ptr 的类型就为*T,称做 T 的指针类型。*代表指针。


指针实际用法,通过下面的例子了解:


package main


import (

    "fmt"

)


func main() {

    var cat int = 1

    var str string = "banana"

    fmt.Printf("%p %p", &cat, &str)

}

运行结果:

0xc042052088 0xc0420461b0


代码说明如下:


第 8 行,声明整型 cat 变量。

第 9 行,声明字符串 str 变量。

第 10 行,使用 fmt.Printf 的动词%p输出 cat 和 str 变量取地址后的指针值,指针值带有0x的十六进制前缀。


输出值在每次运行是不同的,代表 cat 和 str 两个变量在运行时的地址。


在 32 位平台上,将是 32 位地址;64 位平台上是 64 位地址。


提示:变量、指针和地址三者的关系是:每个变量都拥有地址,指针的值就是地址。


从指针获取指针指向的值

在对普通变量使用&操作符取地址获得这个变量的指针后,可以对指针使用*操作,也就是指针取值,代码如下。


package main

 

import (

"fmt"

)

 

func main() {

 

// 准备一个字符串类型

var house = "Malibu Point 10880, 90265"

 

// 对字符串取地址, ptr类型为*string

ptr := &house

 

// 打印ptr的类型

fmt.Printf("ptr type: %T\n", ptr)

 

// 打印ptr的指针地址

fmt.Printf("address: %p\n", ptr)

 

// 对指针进行取值操作

value := *ptr

 

// 取值后的类型

fmt.Printf("value type: %T\n", value)

 

// 指针取值后就是指向变量的值

fmt.Printf("value: %s\n", value)

 

}

运行结果:

ptr type: *string

address: 0xc0420401b0

value type: string

value: Malibu Point 10880, 90265


代码说明如下:


第 10 行,准备一个字符串并赋值。

第 13 行,对字符串取地址,将指针保存到 ptr 中。

第 16 行,打印 ptr 变量的类型,类型为 *string。

第 19 行,打印 ptr 的指针地址,每次运行都会发生变化。

第 22 行,对 ptr 指针变量进行取值操作,value 变量类型为 string。

第 25 行,打印取值后 value 的类型。

第 28 行,打印 value 的值。


取地址操作符&和取值操作符*是一对互补操作符,&取出地址,*根据地址取出地址指向的值。


变量、指针地址、指针变量、取地址、取值的相互关系和特性如下:


对变量进行取地址(&)操作,可以获得这个变量的指针变量。

指针变量的值是指针地址。

对指针变量进行取值(*)操作,可以获得指针变量指向的原变量的值。

使用指针修改值

通过指针不仅可以取值,也可以修改值。


前面已经使用多重赋值的方法进行数值交换,使用指针同样可以进行数值交换,代码如下:


package main

 

import "fmt"

 

// 交换函数

func swap(a, b *int) {

 

// 取a指针的值, 赋给临时变量t

t := *a

 

// 取b指针的值, 赋给a指针指向的变量

*a = *b

 

// 将a指针的值赋给b指针指向的变量

*b = t

}

 

func main() {

 

// 准备两个变量, 赋值1和2

x, y := 1, 2

 

// 交换变量值

swap(&x, &y)

 

// 输出变量值

fmt.Println(x, y)

}

运行结果:

2 1


代码说明如下:


第 6 行,定义一个交换函数,参数为 a、b,类型都为 *int,都是指针类型。

第 9 行,将 a 指针取值,把值(int类型)赋给 t 变量,t 此时也是 int 类型。

第 12 行,取 b 指针值,赋给 a 变量指向的变量。注意,此时*a的意思不是取 a 指针的值,而是“a指向的变量”。

第 15 行,将 t 的值赋给 b 指向的变量。

第 21 行,准备 x、y 两个变量,赋值 1 和 2,类型为 int。

第 24 行,取出 x 和 y 的地址作为参数传给 swap() 函数进行调用。

第 27 行,交换完毕时,输出 x 和 y 的值。


*操作符作为右值时,意义是取指针的值;作为左值时,也就是放在赋值操作符的左边时,表示 a 指向的变量。其实归纳起来,*操作符的根本意义就是操作指针指向的变量。当操作在右值时,就是取指向变量的值;当操作在左值时,就是将值设置给指向的变量。


如果在 swap() 函数中交换操作的是指针值,会发生什么情况?可以参考下面代码:

 

package main

 

import "fmt"

 

func swap(a, b *int) {

b, a = a, b

}

 

func main() {

x, y := 1, 2

swap(&x, &y)

fmt.Println(x, y)

}

运行结果:

1 2


结果表明,交换是不成功的。上面代码中的 swap() 函数交换的是 a 和 b 的地址,在交换完毕后,a 和 b 的变量值确实被交换。但和 a、b 关联的两个变量并没有实际关联。这就像写有两座房子的卡片放在桌上一字摊开,交换两座房子的卡片后并不会对两座房子有任何影响。


示例:使用指针变量获取命令行的输入信息

Go 语言的 flag 包中,定义的指令以指针类型返回。通过学习 flag 包,可以深入了解指针变量在设计上的方便之处。


下面的代码通过提前定义一些命令行指令和对应变量,在运行时,输入对应参数的命令行参数后,经过 flag 包的解析后即可通过定义的变量获取命令行的数据。


获取命令行输入:


package main

 

// 导入系统包

import (

"flag"

"fmt"

)

 

// 定义命令行参数

var mode = flag.String("mode", "", "process mode")

 

func main() {

 

// 解析命令行参数

flag.Parse()

 

// 输出命令行参数

fmt.Println(*mode)

}

将这段代码命名为main.go,然后使用如下命令行运行:


$ go run flagparse.go --mode=fast


命令行输出结果如下:

fast


代码说明如下:


第 10 行,通过 flag.String,定义一个 mode 变量,这个变量的类型是 *string。后面 3 个参数分别如下:

参数名称:在给应用输入参数时,使用这个名称。

参数值的默认值:与 flag 所使用的函数创建变量类型对应,String 对应字符串、Int 对应整型、Bool 对应布尔型等。

参数说明:使用 -help 时,会出现在说明中。

第 15 行,解析命令行参数,并将结果写入创建的指令变量中,这个例子中就是 mode 变量。

第 18 行,打印 mode 指针所指向的变量。


由于之前使用 flag.String 已经注册了一个 mode 的命令行参数,flag 底层知道怎么解析命令行,并且将值赋给 mode*string 指针。在 Parse 调用完毕后,无须从 flag 获取值,而是通过自己注册的 mode 这个指针,获取到最终的值。代码运行流程如下图所示。

 

go 指针

图:命令行参数与变量的关系


创建指针的另一种方法——new() 函数

Go 语言还提供了另外一种方法来创建指针变量,格式如下:


new(类型)


一般这样写:


str := new(string)

*str = "ninja"

 

fmt.Println(*str)

new() 函数可以创建一个对应类型的指针,创建过程会分配内存。被创建的指针指向的值为默认值。

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