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到底什么是指针呢?
内存就是一系列有序列号的存储单元,变量就是编译器为内存地址分配的昵称,那么指针是什么呢?
指针就是一个指向另一个内存地址变量的值
指针指向变量的内存地址,指针就像该变量值的内存地址一样
我们来看一个代码片段
func main() { a := 200 b := &a *b++ fmt.Println(a) }
在 main 函数的第一行,我们定义了一个新的变量 a ,并赋值为 200。接下来我们定义了一个变量 b ,并将变量 a 的地址赋值给 b 。我们并不知道 a 的准确存储地址,但是我们依然可以将 a 的地址存储在变量 b 中。
因为 Go 强类型的特性,第三行代码也许是最具干扰性的了,b 包含 a 变量的地址,但是我们想增加存储在 a 变量中的值。
这样我们必须取消引用 b ,而是跟随指针由 b 引用 a。
然后我们将该值加 1 后,存储回 b 中存储的内存地址上。
最后一行打印了 a 的值,可以看到 a 的值已经增加为了 201
指针
Go语言中的函数传参都是值拷贝,当我们想要修改某个变量的时候,我们可以创建一个指向该变量地址的指针变量。
区别于C/C++中的指针,Go语言中的指针不能进行偏移和运算,是安全指针。
要搞明白Go语言中的指针需要先知道3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
Go语言中的指针操作非常简单,只需要记住两个符号:
&
(取地址)和*
(根据地址取值)。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&字符放在变量前面对变量进行“取地址”操作。
取变量指针的语法如下:
ptr := &v // v的类型为T
其中:
v:代表被取地址的变量,类型为T ptr:用于接收地址的变量,ptr的类型就为*T,称做T的指针类型。*代表指针。
func main() { a := 10 b := &a fmt.Printf("a:%d ptr:%p\n", a, &a) // a:10 ptr:0xc00001a078 fmt.Printf("b:%p type:%T\n", b, b) // b:0xc00001a078 type:*int fmt.Println(&b) // 0xc00000e018 }
指针取值
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:
1.对变量进行取地址(&)操作,可以获得这个变量的指针变量。
2.指针变量的值是指针地址。
3.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。
- 当一个指针被定义后没有分配到任何变量时,它的值为 nil
指针变量初始化
func main() { var a *int *a = 100 fmt.Println(*a) var b map[string]int b["测试"] = 100 fmt.Println(b) } // panic: runtime error: invalid memory address or nil pointer dereference //[signal 0xc0000005 code=0x1 addr=0x0 pc=0x49a7ca]
执行上面的代码会引发panic,为什么呢?
- 在Go语言中对于引用类型的变量,我们在使用的时候不仅要声明它,还要为它分配内存空间,否则我们的值就没办法存储。
- 而对于值类型的声明不需要分配内存空间,是因为它们在声明的时候已经默认分配好了内存空间。
Go语言中new和make是内建的两个函数,主要用来分配内存
func new(Type) *Type func make(t Type, size ...IntegerType) Type
1. 二者都是用来做内存分配的。
2. make只用于slice、map以及channel的初始化,返回的还是这三个引用类型本身;
3. 而new用于类型的内存分配,并且内存对应的值为类型零值,返回的是指向类型的指针。
指针运算符
1.指针运算符为左值时,我们可以更新目标对象的状态;而为右值时则是为了获取目标的状态。
func main() { x := 10 var p *int = &x //获取地址,保存到指针变量 *p += 20 //用指针间接引用,并更新对象 println(p, *p) //输出指针所存储的地址,以及目标对象 }
输出:
0xc000040780 30
2.指针类型支持相等运算符,但不能做加减运算和类型转换。如果两个指针指向同一地址,或都为nil,那么它们相等。
func main() { x := 10 p := &x p++ //编译报错 invalid operation: p++ (non-numeric type *int) var p2 *int = p+1 //invalid operation: p + 1 (mismatched types *int and int) p2 = &x println(p == p2) //指向同一地址 }
可通过unsafe.Pointer将指针转换为uintptr后进行加减法运算,但可能会造成非法访问。
多重指针
指针可以指向任何类型的变量。所以也可以指向另一个指针。以下示例显示如何创建指向另一个指针的指针:
package main import "fmt" func main() { var a = 3.141596 var p = &a var pp = &p fmt.Println("a = ", a) fmt.Println("p = ", p) fmt.Println("pp = ", pp) fmt.Println("&p = ", &p) fmt.Println("&pp = ", &pp) fmt.Println("*p = ", *p) fmt.Println("*pp = ", *pp) fmt.Println("**pp = ", **pp) //a = 3.141596 //p = 0xc00008e060 //pp = 0xc000090018 //&p = 0xc000090018 //&pp = 0xc000090020 //*p = 3.141596 //*pp = 0xc00008e060 //**pp = 3.141596 }
指针运算
在很多 golang 程序中,虽然用到了指针,但是并不会对指针进行加减运算,这和 C 程序是很不一样的。Golang 的官方入门学习工具(go tour) 甚至说 Go 不支持指针算术。虽然实际上并不是这样的,但我在一般的 go 程序中,好像确实没见过指针运算(嗯,我知道你想写不一般的程序)。
- 但实际上,go 可以通过
unsafe.Pointer
来把指针转换为uintptr
类型的数字,来实现指针运算。- 这里请注意,
uintptr
是一种整数类型,而不是指针类型。
比如:
uintptr(unsafe.Pointer(&p)) + 1
就得到了 &p
的下一个字节的位置。然而,根据 《Go Programming Language》 的提示,我们最好直接把这个计算得到的内存地址转换为指针类型:
unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&p) + 1))
因为 go 中是有垃圾回收机制的,如果某种 GC 挪动了目标值的内存地址,以整型来存储的指针数值,就成了无效的值。
同时也要注意,go 中对指针的 + 1,真的就只是指向了下一个字节,而 C 中 + 1
或者 ++
考虑了数据类型的长度,会自动指向当前值结尾后的下一个字节(或者说,有可能就是下一个值的开始)。如果 go 中要想实现同样的效果,可以使用 unsafe.Sizeof
方法:
unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(&p) + unsafe.Sizeof(p)))
最后,另外一种常用的指针操作是转换指针类型。这也可以利用 unsafe 包来实现:
var a int64 = 1 (*int8)(unsafe.Pointer(&a))
如果你没有遇到过需要转换指针类型的需求,可以看看这个项目(端口扫描工具),其中构建 IP 协议首部的代码,就用到了指针类型转换。