• Go从入门到精通——指针


    指针

      指针概念在 Go 语言中被拆分成为两个核心概念:

      • 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。
        C/C++ 中指针饱受诟病的根本原因是指针运算和内存释放。
        C/C++ 语言中的裸指针可以自由偏移、甚至可以在某些情况下偏移进入操作系统核心区域。我们计算机操作系统经常需要更新、修复漏洞的本质,是为解决指针越界访问所导致的 "缓冲区溢出"
        同时指针又是C/C++语言有极高性能的根本,在操作大块数据和做偏移时方便又快捷。因此操作系统依然使用 C 语言及指针特性进行编写。

      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。

      明白指针 ,需要了解几个概念:指针地址、指针类型和指针取值。

    1、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 "&" 操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)
    
    }
    

      代码说明如下:

      • 第 6 行,声明整型 cat 变量。
      • 第 7 行,声明字符串 str 变量。
      • 第 8 行,声明 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。

    2、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 类型
    	fmt.Printf("ptr type: %T\n", ptr)
    
    	//打印 ptr 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)
    }

      代码输出如下:

      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。

    3、使用指针修改值

      通过指针不仅可以取值,也可以修改值。

      下面我们使用多重复制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){   //类型为 *int,都是指针类型
    	// 定义临时变量 t,取 a 指针的值,赋给临时变量 t,此时的变量 t 是 int类型
    	t := *a
    
    	// 取 b 指针的值,赋给 a 指针指向的变量。取 b 指针值,赋给 a 变量指向的变量。PS:此时 "*a" 的意思不是取 a 指针的值,而是 "a 指向的变量",这是一个对指针变量进行取值(*)操作,一定要想明白!
    	*a = *b
    
    	// 将 t 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,类型为 int
    	x,y := 1,2
    
    	// 交换变量值。取出 x 和 y 的地址作为参数传给 swap() 函数进行调用。
    	swap(&x, &y)
    
    	// 输出变量值
    	fmt.Println(x,y)
        
    }
    

      代码输出如下:  

    如果在 swap() 函数交换操作的是指针值,会发生什么情况呢?

    package main 
    
    import(
        "fmt"
    )
    
    // 交换函数
    func swap(a,b *int){
    	b,a = a,b
    }
    
    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)
        
    }
    

      代码输出如下:

      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 关联的连个变量病没有实际关联。

      这就好比。有两封信件放在桌子上一字摊开,交换两封信件后,并不会对两封信件里面有任何影响。

     4、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()

      一般这样写:

    str := new(string)
    *str = "nanjing"
    
    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(对应数据类型的零值)。

    package main
    
    import (
    	"fmt"
    )
    
    func main(){
    	str := new(string)  //指针类型
    	*str = "nanjing"
    
    	fmt.Println("type: %T", str)
    	fmt.Println("type: %T", *str)
    
    	fmt.Println("address: %p", str)
    	fmt.Println("address: %p", *str)
    
    }
    

      代码输出如下:

     

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