Go指針使用注意事項(xiàng)

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與C語(yǔ)言一樣，Go語(yǔ)言中同樣有指針，通過(guò)指針，我們可以只傳遞變量的內(nèi)存地址，而不是傳遞整個(gè)變量，這在一定程度上可以節(jié)省內(nèi)存的占用，但凡事有利有弊，Go指針在使用也有一些注意點(diǎn)，稍不留神就會(huì)踩坑，下面就讓我們一起來(lái)細(xì)嗦下。

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1.指針類型的變量

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在Golang中，我們可以通過(guò)取地址符號(hào)&?得到變量的地址，而這個(gè)新的變量就是一個(gè)指針類型的變量，指針變量與普通變量的區(qū)別在于，它存的是內(nèi)存地址，而不是實(shí)際的值。

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如果是普通類型的指針變量（比如 int ），是無(wú)法直接對(duì)其賦值的，必須通過(guò)?* 取值符號(hào)才行。

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func main() { num := 1 numP := &num  //numP = 2 // 報(bào)錯(cuò)：(type untyped int) cannot be represented by the type *int *numP = 2}

但結(jié)構(gòu)體卻比較特殊，在日常開發(fā)中，我們經(jīng)常看到一個(gè)結(jié)構(gòu)體指針的內(nèi)部變量仍然可以被賦值，比如下面這個(gè)例子，這是為什么呢？

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type Test struct { Num int}
// 直接賦值和指針賦值func main() { test := Test{Num: 1} test.Num = 3 fmt.Println("v1", test) // 3
 testP := &test testP.Num = 4           // 結(jié)構(gòu)體指針可以賦值 fmt.Println("v2", test) // 4}

這是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)體本身是一個(gè)連續(xù)的內(nèi)存，通過(guò) testP.Num ，本質(zhì)上拿到的是一個(gè)普通變量，并不是一個(gè)指針變量，所以可以直接賦值。

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那slice、map、channel這些又該怎么理解呢？為什么不用取地址符號(hào)也能打印它們的地址？比如下面的例子

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func main() { nums := []int{1, 2, 3} fmt.Printf("%p
", nums)     // 0xc0000160c0 fmt.Printf("%p
", &nums[0]) // 0xc0000160c0
 maps := map[string]string{"aa": "bb"} fmt.Printf("%p
", maps) // 0xc000076180
 ch := make(chan int, 0) fmt.Printf("%p
", ch) // 0xc00006c060}

這是因?yàn)?，它們本身就是指針類型！只不過(guò)Go內(nèi)部為了書寫的方便，并沒有要求我們?cè)谇懊婕由?符號(hào)。

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在Golang的運(yùn)行時(shí)內(nèi)部，創(chuàng)建slice的時(shí)候其實(shí)返回的就是一個(gè)指針：

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// 源碼  runtime/slice.go// 返回值是：unsafe.Pointerfunc makeslice(et *_type, len, cap int) unsafe.Pointer { mem, overflow := math.MulUintptr(et.size, uintptr(cap)) if overflow || mem > maxAlloc || len < 0 || len > cap {  // NOTE: Produce a 'len out of range' error instead of a  // 'cap out of range' error when someone does make([]T, bignumber).  // 'cap out of range' is true too, but since the cap is only being  // supplied implicitly, saying len is clearer.  // See golang.org/issue/4085.  mem, overflow := math.MulUintptr(et.size, uintptr(len))  if overflow || mem > maxAlloc || len < 0 {   panicmakeslicelen()  }  panicmakeslicecap() }
 return mallocgc(mem, et, true)}

而且返回的指針地址其實(shí)就是slice第一個(gè)元素的地址（上面的例子也體現(xiàn)了），當(dāng)然如果slice是一個(gè)nil，則返回的是?0x0?的地址。slice在參數(shù)傳遞的時(shí)候其實(shí)拷貝的指針的地址，底層數(shù)據(jù)是共用的，所以對(duì)其修改也會(huì)影響到函數(shù)外的slice，在下面也會(huì)講到。

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map和slice其實(shí)也是類似的，在在Golang的運(yùn)行時(shí)內(nèi)部，創(chuàng)建map的時(shí)候其實(shí)返回的就是一個(gè)hchan指針：

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// 源碼  runtime/chan.go// 返回值是：*hchanfunc makechan(t *chantype, size int) *hchan { elem := t.elem
 // compiler checks this but be safe. if elem.size >= 1<<16 {  throw("makechan: invalid channel element type") } ... return c}

最后，為什么 fmt.Printf 函數(shù)能夠直接打印slice、map的地址，除了上面的原因，還有一個(gè)原因是其內(nèi)部也做了特殊處理：

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// 第一層源碼func Printf(format string, a ...interface{}) (n int, err error) { return Fprintf(os.Stdout, format, a...)}
// 第二層源碼func Fprintf(w io.Writer, format string, a ...interface{}) (n int, err error) { p := newPrinter() p.doPrintf(format, a)  // 核心 n, err = w.Write(p.buf) p.free() return}
// 第三層源碼func (p *pp) doPrintf(format string, a []interface{}) {  ... default:   // Fast path for common case of ascii lower case simple verbs   // without precision or width or argument indices.   if 'a' <= c && c <= 'z' && argNum < len(a) {    ...    p.printArg(a[argNum], rune(c))   // 核心是這里    argNum++    i++    continue formatLoop   }   // Format is more complex than simple flags and a verb or is malformed.   break simpleFormat  }
}
// 第四層源碼func (p *pp) printArg(arg interface{}, verb rune) { p.arg = arg p.value = reflect.Value{}  ... case 'p':  p.fmtPointer(reflect.ValueOf(arg), 'p')  return } ...}
// 最后了func (p *pp) fmtPointer(value reflect.Value, verb rune) { var u uintptr switch value.Kind() {  // 這里對(duì)這些特殊類型直接獲取了其地址 case reflect.Chan, reflect.Func, reflect.Map, reflect.Ptr, reflect.Slice, reflect.UnsafePointer:  u = value.Pointer() default:  p.badVerb(verb)  return }  ...}

2.Go只有值傳遞，沒有引用傳遞

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值傳遞和引用傳遞相信大家都比較了解，在函數(shù)的調(diào)用過(guò)程中，如果是值傳遞，則在傳遞過(guò)程中，其實(shí)就是將參數(shù)的值復(fù)制一份傳遞到函數(shù)中，如果在函數(shù)內(nèi)對(duì)其修改，并不會(huì)影響函數(shù)外面的參數(shù)值，而引用傳遞則相反。

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type User struct { Name string Age  int}
// 引用傳遞func setNameV1(user *User) { user.Name = "test_v1"}
// 值傳遞func setNameV2(user User) { user.Name = "test_v2"}
func main() { u := User{Name: "init"} fmt.Println("init", u)  // init {init 0}
 up := &u setNameV1(up) fmt.Println("v1", u) // v1 {test_v1 0}
 setNameV2(u) fmt.Println("v2", u) // v2 {test_v1 0}}

但在Golang中，這所謂的“引用傳遞”其實(shí)本質(zhì)上是值傳遞，因?yàn)檫@時(shí)候也發(fā)生了拷貝，只不過(guò)這時(shí)拷貝的是指針，而不是變量的值，所以“Golang的引用傳遞其實(shí)是引用的拷貝”。

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可以通過(guò)以下代碼驗(yàn)證：

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type User struct { Name string Age  int}
// 注意這里有個(gè)誤區(qū)，我一開始看 user（v1）打印后的地址和一開始（init）是一致的，從而以為這是引用傳遞// 其實(shí)這里的user應(yīng)該看做一個(gè)指針變量，我們需要對(duì)比的是它的地址，所以還要再取一次地址func setNameV1(user *User) { fmt.Printf("v1: %p
", user)  // 0xc0000a4018  與 init的地址一致 fmt.Printf("v1_p: %p
", &user) // 0xc0000ac020 user.Name = "test_v1"}
// 值傳遞func setNameV2(user User) { fmt.Printf("v2_p: %p
", &user) //0xc0000a4030 user.Name = "test_v2"}
func main() { u := User{Name: "init"}
 up := &u fmt.Printf("init: %p 
", up) //0xc0000a4018 setNameV1(up) setNameV2(u)}

注：slice、map等本質(zhì)也是如此。

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3.for range與指針

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for range是在Golang中用于遍歷元素，當(dāng)它與指針結(jié)合時(shí)，稍不留神就會(huì)踩坑，這里有一段經(jīng)典代碼：

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type User struct { Name string Age  int}
func main() { userList := []User {  User{Name: "aa", Age: 1},  User{Name: "bb", Age: 1}, }
 var newUser []*User for _, u := range userList {  newUser = append(newUser, &u) }
 // 第一次：bb // 第二次：bb for _, nu := range newUser {  fmt.Printf("%+v", nu.Name) }}

按照正常的理解，應(yīng)該第一次輸出aa，第二次輸出bb，但實(shí)際上兩次都輸出了bb，這是因?yàn)?for range 的時(shí)候，變量u實(shí)際上只初始化了一次（每次遍歷的時(shí)候u都會(huì)被重新賦值，但是地址不變），導(dǎo)致每次append的時(shí)候，添加的都是同一個(gè)內(nèi)存地址，所以最終指向的都是最后一個(gè)值bb。

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我們可以通過(guò)打印指針地址來(lái)驗(yàn)證：

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func main() { userList := []User {  User{Name: "aa", Age: 1},  User{Name: "bb", Age: 1}, }
 var newUser []*User for _, u := range userList {  fmt.Printf("point: %p
", &u)  fmt.Printf("val: %s
", u.Name)  newUser = append(newUser, &u) }}
// 最終輸出結(jié)果如下：point: 0xc00000c030val: aapoint: 0xc00000c030val: bb

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// 這里要注意下，理論上這里都應(yīng)該輸出10的，但有可能出現(xiàn)執(zhí)行到7或者其他值的時(shí)候就輸出了，所以實(shí)際上這里不完全都輸出10func main() { for i := 0; i < 10; i++ {  go func(idx *int) {   fmt.Println("go: ", *idx)  }(&i) } time.Sleep(5 * time.Second)}

4.閉包與指針

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什么是閉包，一個(gè)函數(shù)和對(duì)其周圍狀態(tài)（lexical environment，詞法環(huán)境）的引用捆綁在一起（或者說(shuō)函數(shù)被引用包圍），這樣的組合就是閉包（closure）。也就是說(shuō)，閉包讓你可以在一個(gè)內(nèi)層函數(shù)中訪問(wèn)到其外層函數(shù)的作用域。

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當(dāng)閉包與指針進(jìn)行結(jié)合時(shí)，如果閉包里面是一個(gè)指針變量，則外部變量的改變，也會(huì)影響到該閉包，起到意想不到的效果，讓我們繼續(xù)在舉幾個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明：

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func incr1(x *int) func() { return func() {  *x = *x + 1   // 這里是一個(gè)指針  fmt.Printf("incr point x = %d
", *x) }}func incr2(x int) func() { return func() {  x = x + 1  fmt.Printf("incr normal x = %d
", x) }}
func main() { x := 1 i1 := incr1(&x) i2 := incr2(x) i1() // point x = 2 i2() // normal x = 2 i1() // point x = 3 i2() // normal x = 3
 x = 100 i1() // point x = 101  // 閉包1的指針變量受外部影響，被重置為100，并繼續(xù)遞增 i2() // normal x = 4 i1() // point x = 102 i2() // normal x = 5}

5.指針與內(nèi)存逃逸

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內(nèi)存逃逸的場(chǎng)景有很多，這里只討論由指針引發(fā)的內(nèi)存逃逸。理想情況下，肯定是盡量減少內(nèi)存逃逸，因?yàn)檫@意味著GC（垃圾回收）的壓力會(huì)減小，程序也會(huì)運(yùn)行得更快。不過(guò)，使用指針又能減少內(nèi)存的占用，所以這本質(zhì)是內(nèi)存和GC的權(quán)衡，需要合理使用。

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下面是指針引發(fā)的內(nèi)存逃逸的三種場(chǎng)景（歡迎大家補(bǔ)充~）

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第一種場(chǎng)景：函數(shù)返回局部變量的指針

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type Escape struct { Num1  int Str1  *string Slice []int}
// 返回局部變量的指針func NewEscape() *Escape { return &Escape{}   // &Escape{} escapes to heap}
func main() { e := &Escape{Num1: 0}}

第二種場(chǎng)景：被已經(jīng)逃逸的變量引用的指針

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func main() { e := NewEscape() e.SetNum1(10)
 name := "aa" // e.Str1 中，e是已經(jīng)逃逸的變量， &name是被引用的指針 e.Str1 = &name  // moved to heap: name}

第三種場(chǎng)景：被指針類型的slice、map和chan引用的指針

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func main() { e := NewEscape() e.SetNum1(10)
 name := "aa" e.Str1 = &name
 // 指針類型的slice arr := make([]*int, 2)  n := 10  // moved to heap: n arr[0] = &n // 被引用的指針}

歡迎大家繼續(xù)補(bǔ)充指針的其他注意事項(xiàng)~