与 Java 和 .NET 等编程语言不同,Go语言为程序员提供了控制数据结构指针的能力,但是,并不能进行指针运算。Go语言允许你控制特定集合的数据结构、分配的数量以及内存访问模式,这对于构建运行良好的系统是非常重要的。
指针
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。
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 := &v // v 的类型为 T其中 v 代表被取地址的变量,变量 v 的地址使用变量 ptr 进行接收,ptr 的类型为*T,称做 T 的指针类型,*代表指针。
指针实际用法,可以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,声明整型变量 cat。第 9 行,声明字符串变量 str。第 10 行,使用 fmt.Printf 的动词%p打印 cat 和 str 变量的内存地址,指针的值是带有0x十六进制前缀的一组数据。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。
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,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,将指针保存到变量 ptr 中。第 16 行,打印变量 ptr 的类型,其类型为 *string。第 19 行,打印 ptr 的指针地址,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,变量 value 的类型为 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。通过指针不仅可以取值,也可以修改值。 前面已经演示了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 指针类型。第 9 行,取指针 a 的值,并把值赋给变量 t,t 此时是 int 类型。第 12 行,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”。第 15 行,将 t 的值赋给指针 b 指向的变量。第 21 行,准备 x、y 两个变量,分别赋值为 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,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。
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 = "Go语言教程" 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。