Go語言從入門到精通 - 指針

Go語言指針詳解

Go 語言中指針是很容易學習的，Go 語言中使用指針可以更簡單的執行一些任務。

接下來讓我們來一步步學習 Go 語言指針。

我們都知道，每個變量在運行時都擁有一個地址，這個地址代表變量在內存中的位置。Go 語言中使用&作符放在變量前面對變量進行“取地址”操作。

格式如下：

ptr := &v    // v的類型爲T

其中 v 代表被取地址的變量，被取地址的 v 使用 ptr 變量進行接收，ptr 的類型就爲T，稱做 T 的指針類型。代表指針。

以下實例演示了變量在內存中地址：

package main
import (
    "fmt"
)
func main() {
    var cat int = 2
    var str string = "hello"
    fmt.Printf("%p %p", &cat, &str)
}

運行結果：

0xc042050080 0xc0420441b0

代碼說明如下：

• 第 8 行，聲明整型 cat 變量。
• 第 9 行，聲明字符串 str 變量。
• 第 10 行，使用 fmt.Printf 的動詞%p輸出 cat 和 str 變量取地址後的指針值，指針值帶有0x的十六進制前綴。

輸出值在每次運行是不同的，代表 cat 和 str 兩個變量在運行時的地址。

在 32 位平臺上，將是 32 位地址；64 位平臺上是 64 位地址。

提示：變量、指針和地址三者的關係是：每個變量都擁有地址，指針的值就是地址。

從指針獲取指針指向的值

在對普通變量使用&操作符取地址獲得這個變量的指針後，可以對指針使用*操作，也就是指針取值，代碼如下。

package main
import (
    "fmt"
)
func main() {
    // 準備一個字符串類型
    var house = "距離過年還有28天！提前祝大家新年快樂！"
    // 對字符串取地址, ptr類型爲*string
    ptr := &house
    // 打印ptr的類型
    fmt.Printf("ptr type: %T\n", ptr)
    // 打印ptr的指針地址
    fmt.Printf("address: %p\n", ptr)
    // 對指針進行取值操作
    value := *ptr
    // 取值後的類型
    fmt.Printf("value type: %T\n", value)
    // 指針取值後就是指向變量的值
    fmt.Printf("value: %s\n", value)
}

運行結果：
ptr type: *string
address: 0xc0420441b0
value type: string
value: 距離過年還有28天！提前祝大家新年快樂！

代碼說明如下：

• 第 10 行，準備一個字符串並賦值。
• 第 13 行，對字符串取地址，將指針保存到 ptr 中。
• 第 16 行，打印 ptr 變量的類型，類型爲 *string。
• 第 19 行，打印 ptr 的指針地址，每次運行都會發生變化。
• 第 22 行，對 ptr 指針變量進行取值操作，value 變量類型爲 string。
• 第 25 行，打印取值後 value 的類型。
• 第 28 行，打印 value 的值。

取地址操作符&和取值操作符是一對互補操作符，&取出地址，根據地址取出地址指向的值。

變量、指針地址、指針變量、取地址、取值的相互關係和特性如下：

• 對變量進行取地址（&）操作，可以獲得這個變量的指針變量。
  指針變量的值是指針地址。
• 對指針變量進行取值（*）操作，可以獲得指針變量指向的原變量的值。

使用指針修改值

通過指針不僅可以取值，也可以修改值。

前面已經使用多重賦值的方法進行數值交換，使用指針同樣可以進行數值交換，代碼如下：

package main
import "fmt"
// 交換函數
func swap(a, b *int) {
    // 取a指針的值, 賦給臨時變量t
    t := *a
    // 取b指針的值, 賦給a指針指向的變量
    *a = *b
    // 將a指針的值賦給b指針指向的變量
    *b = t
}
func main() {
// 準備兩個變量, 賦值1和2
    x, y := 1, 2
    // 交換變量值
    swap(&x, &y)
    // 輸出變量值
    fmt.Println(x, y)
}

運行結果：
2 1

代碼說明如下：

• 第 6 行，定義一個交換函數，參數爲 a、b，類型都爲 *int，都是指針類型。
• 第 9 行，將 a 指針取值，把值（int類型）賦給 t 變量，t 此時也是 int 類型。
• 第 12 行，取 b 指針值，賦給 a 變量指向的變量。注意，此時*a的意思不是取 a 指針的值，而是“a指向的變量”。
• 第 15 行，將 t 的值賦給 b 指向的變量。
• 第 21 行，準備 x、y 兩個變量，賦值 1 和 2，類型爲 int。
• 第 24 行，取出 x 和 y 的地址作爲參數傳給 swap() 函數進行調用。
• 第 27 行，交換完畢時，輸出 x 和 y 的值。

*操作符作爲右值時，意義是取指針的值；作爲左值時，也就是放在賦值操作符的左邊時，表示 a 指向的變量。其實歸納起來，*操作符的根本意義就是操作指針指向的變量。當操作在右值時，就是取指向變量的值；當操作在左值時，就是將值設置給指向的變量。

如果在 swap() 函數中交換操作的是指針值，會發生什麼情況？可以參考下面代碼：

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)
}

運行結果：
1 2

結果表明，交換是不成功的。上面代碼中的 swap() 函數交換的是 a 和 b 的地址，在交換完畢後，a 和 b 的變量值確實被交換。但和 a、b 關聯的兩個變量並沒有實際關聯。這就像寫有兩座房子的卡片放在桌上一字攤開，交換兩座房子的卡片後並不會對兩座房子有任何影響。

示例：使用指針變量獲取命令行的輸入信息

Go 語言的 flag 包中，定義的指令以指針類型返回。通過學習 flag 包，可以深入瞭解指針變量在設計上的方便之處。

下面的代碼通過提前定義一些命令行指令和對應變量，在運行時，輸入對應參數的命令行參數後，經過 flag 包的解析後即可通過定義的變量獲取命令行的數據。

獲取命令行輸入：

package main
// 導入系統包
import (
    "flag"
    "fmt"
)
// 定義命令行參數
var mode = flag.String("mode", "", "process mode")
func main() {
    // 解析命令行參數
    flag.Parse()
    // 輸出命令行參數
    fmt.Println(*mode)
}

將這段代碼命名爲main.go，然後使用如下命令行運行：

$ go run main.go --mode=fast

命令行輸出結果如下：
fast

代碼說明如下：

• 第 10 行，通過 flag.String，定義一個 mode 變量，這個變量的類型是 *string。後面 3 個參數分別如下：
  • 參數名稱：在給應用輸入參數時，使用這個名稱。
  • 參數值的默認值：與 flag 所使用的函數創建變量類型對應，String 對應字符串、Int 對應整型、Bool 對應布爾型等。
  • 參數說明：使用 -help 時，會出現在說明中。
• 第 15 行，解析命令行參數，並將結果寫入創建的指令變量中，這個例子中就是 mode 變量。
• 第 18 行，打印 mode 指針所指向的變量。

由於之前使用 flag.String 已經註冊了一個 mode 的命令行參數，flag 底層知道怎麼解析命令行，並且將值賦給 mode*string 指針。在 Parse 調用完畢後，無須從 flag 獲取值，而是通過自己註冊的 mode 這個指針，獲取到最終的值。代碼運行流程如下圖所示。

創建指針的另一種方法——new() 函數

Go 語言還提供了另外一種方法來創建指針變量，格式如下：

new(類型)

一般這樣寫：

str := new(string)
*str = "ninja"
fmt.Println(*str)

new() 函數可以創建一個對應類型的指針，創建過程會分配內存。被創建的指針指向的值爲默認值。

視頻和代碼

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