Go 语言之指针（pointer）详解

拼搏现实的明天。 2022-12-08 04:26 288阅读 0赞

很多人的理解可能以为指针是和spark中的游标一样，尤其是取数组中的值根据下标来取，其实不然，在这里，Go 语言中的指针所表示的是：一个指针变量指向了一个值的内存地址。类似于变量和常量，在使用指针前你需要声明指针。  
指针声明格式如下：

var var_name *var-type

var-type 为指针类型，var\_name 为指针变量名，\* 号用于指定变量是作为一个指针。

以下是有效的指针声明：

var a *int        // 指向整型
    var b *float32    // 指向浮点型

指针（pointer）在Go语言中可以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，传递数据可以直接使用指针，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即拥有指针高效访问的特点，又不会发生指针偏移，从而避免了非法修改关键性数据的问题。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，而且更为安全。切片在发生越界时，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。

## 指针地址和指针类型 ##

一个指针变量可以指向任何一个值的内存地址，它所指向的值的内存地址在 32 和 64 位机器上分别占用 4 或 8 个字节，占用字节的大小与所指向的值的大小无关。

当一个指针被定义后没有分配到任何变量时，它的默认值为 nil。指针变量通常缩写为 ptr。

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语言中使用在变量名前面添加&操作符（前缀）来获取变量的内存地址（取地址操作），格式如下：

ptr := &a

其中 a 代表被取地址的变量名，变量a的地址使用变量 ptr 进行接收，ptr 的类型为\*T，称作 T 的指针类型，\*代表指针。  
**指针使用流程：**

*  定义指针变量。
 *  为指针变量赋值。
 *  访问指针变量中指向地址的值。

在指针类型前面加上 \* 号（前缀）来获取指针所指向的内容。

package main
    
    import "fmt"
    
    func main() { 
    
       var a int= 20  /* 声明实际变量 */
       var ip *int        /* 声明指针变量 */
    
       ip = &a  /* 指针变量的存储地址 */
    
       fmt.Printf("a 变量的地址: %x\n", &a  )
    
       /* 指针变量的存储地址 */
    
       fmt.Printf("ip 变量储存的指针地址: %x\n", ip )
    
    
       /* 使用指针访问值 */
    
       fmt.Printf("*ip 变量的值: %d\n", *ip )
    
    }

执行结果：

a 变量的地址: 20818a220
    ip 变量储存的指针地址: 20818a220
    *ip 变量的值: 20

每个变量都拥有地址，指针的值就是地址。

## 空指针 ##

当一个指针被定义后没有分配到任何变量时，它的值为 nil。

nil 指针也称为空指针。

nil在概念上和其它语言的null、None、nil、NULL一样，都指代零值或空值。

示例：

package main
    
    import "fmt"
    
    
    func main() { 
    
       var  ptr *int
    
       fmt.Printf("ptr 的值为 : %x\n", ptr )
    
    }

执行结果：

ptr 的值为 : 0

**空指针判断：**

if(ptr != nil)     /* ptr 不是空指针 */
    if(ptr == nil)    /* ptr 是空指针 */

## 从指针获取指针指向的值 ##

当使用&操作符对普通变量进行取地址操作并得到变量的指针后，可以对指针使用\*操作符，也就是指针取值：

package main
    
    import  "fmt"
     
    func main() {    
    
         // 准备一个字符串类型 
         var str = "Malibu Point 10880, 90265"   
     
         // 对字符串取地址, ptr类型为*string 
         ptr := &srt  
      
         // 打印ptr的类型 
         fmt.Printf("ptr type: %T\n", ptr)   
       
         // 打印ptr的指针地址,地址每次运行都会发生变化 
         fmt.Printf("address: %p\n", ptr)   
          
          // 对指针进行取值操作,变量 value 的类型为 string 
          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

**解析：**

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使用&操作符，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使用\*操作符，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。

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)      //结果 2 1
      
    }

**解析：**

*  定义一个交换函数，参数为 a、b，类型都为 \*int 指针类型。
 *  取指针 a 的值，并把值赋给变量 t，t 此时是 int 类型。
 *  取 b 的指针值，赋给指针 a 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”。
 *  将 t 的值赋给指针 b 指向的变量。
 *  准备 x、y 两个变量，分别赋值为 1 和 2，类型为 int。
 *  取出 x 和 y 的地址作为参数传给 swap() 函数进行调用。
 *  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 指针指向的变量。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，又会是另一种情况：

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)    //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。

## 使用指针变量获取命令行的输入信息 ##

Go语言内置的 flag 包实现了对命令行参数的解析。

下面的代码通过提前定义一些命令行指令和对应的变量，并在运行时输入对应的参数，经过 flag 包的解析后即可获取命令行的数据。

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)
     }

将这段代码放在文件名为 main.go里面，然后运行此文件：

go run main.go --mode=fast

执行结果：

fast

**解析：**

定义命令行参数，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：在命令行输入参数时，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。

解析命令行参数，并将结果写入到变量 mode 中。

输出命令行参数 ，打印 mode 指针所指向的变量。

由于之前已经使用 flag.String 注册了一个名为 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这个 mode 指针获取到最终的值。代码运行流程如下图所示：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3pwMTc4MzQ5OTQwNzE_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

## 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)

示例：

str := new(string)
    *str = "hello"
    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，被创建的指针指向默认值。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3pwMTc4MzQ5OTQwNzE_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221123/f8fcd5715bfa4e5a94ae1d461f222a5f.png