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:
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。