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與 Java 和 .NET 等編程語言不同,Go語言為程序員提供了控制 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)指針的能力,但是,并不能進行指針運算。Go語言允許你控制特定集合的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、分配的數(shù)量以及內(nèi)存訪問模式,這對于構(gòu)建運行良好的系統(tǒng)是非常重要的。指針對于性能的影響不言而喻,如果你想要做系統(tǒng)編程、操作系統(tǒng)或者網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,指針更是不可或缺的一部分。

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指針(pointer)在Go語言中可以被拆分為兩個核心概念:
受益于這樣的約束和拆分,Go語言的指針類型變量即擁有指針高效訪問的特點,又不會發(fā)生指針偏移,從而避免了非法修改關(guān)鍵性數(shù)據(jù)的問題。同時,垃圾回收也比較容易對不會發(fā)生偏移的指針進行檢索和回收。
切片比原始指針具備更強大的特性,而且更為安全。切片在發(fā)生越界時,運行時會報出宕機,并打出堆棧,而原始指針只會崩潰。
說到 C/C++ 中的指針,會讓許多人“談虎色變”,尤其是對指針的偏移、運算和轉(zhuǎn)換。
其實,指針是 C/C++ 語言擁有極高性能的根本所在,在操作大塊數(shù)據(jù)和做偏移時即方便又便捷。因此,操作系統(tǒng)依然使用C語言及指針的特性進行編寫。
C/C++ 中指針飽受詬病的根本原因是指針的運算和內(nèi)存釋放,C/C++ 語言中的裸指針可以自由偏移,甚至可以在某些情況下偏移進入操作系統(tǒng)的核心區(qū)域,我們的計算機操作系統(tǒng)經(jīng)常需要更新、修復(fù)漏洞的本質(zhì),就是為解決指針越界訪問所導(dǎo)致的“緩沖區(qū)溢出”的問題。
要明白指針,需要知道幾個概念:指針地址、指針類型和指針取值,下面將展開詳細說明。
一個指針變量可以指向任何一個值的內(nèi)存地址,它所指向的值的內(nèi)存地址在 32 和 64 位機器上分別占用 4 或 8 個字節(jié),占用字節(jié)的大小與所指向的值的大小無關(guān)。當(dāng)一個指針被定義后沒有分配到任何變量時,它的默認(rèn)值為 nil。指針變量通??s寫為 ptr。
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(nèi)存中的位置。Go語言中使用在變量名前面添加
&操作符(前綴)來獲取變量的內(nèi)存地址(取地址操作),格式如下:
ptr := &v // v 的類型為 T
其中 v 代表被取地址的變量,變量 v 的地址使用變量 ptr 進行接收,ptr 的類型為
*T,稱做 T 的指針類型,
*代表指針。
指針實際用法,可以通過下面的例子了解:
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
var cat int = 1
var str string = "banana"
fmt.Printf("%p %p", &cat, &str)
}運行結(jié)果:
0xc042052088 0xc0420461b0
代碼說明如下:
%p打印 cat 和 str 變量的內(nèi)存地址,指針的值是帶有0x十六進制前綴的一組數(shù)據(jù)。提示:變量、指針和地址三者的關(guān)系是,每個變量都擁有地址,指針的值就是地址。
當(dāng)使用
&操作符對普通變量進行取地址操作并得到變量的指針后,可以對指針使用
*操作符,也就是指針取值,代碼如下。
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
// 準(zhǔn)備一個字符串類型
var house = "Malibu Point 10880, 90265"
// 對字符串取地址, ptr類型為*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
// 取值后的類型
fmt.Printf("value type: %T\n", value)
// 指針取值后就是指向變量的值
fmt.Printf("value: %s\n", value)
}運行結(jié)果:
ptr type: *string
address: 0xc0420401b0
value type: string
value: Malibu Point 10880, 90265
代碼說明如下:
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(jù)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(guān)系和特性如下:
&操作符,可以獲得這個變量的指針變量。*操作符,可以獲得指針變量指向的原變量的值。通過指針不僅可以取值,也可以修改值。
前面已經(jīng)演示了使用多重賦值的方法進行數(shù)值交換,使用指針同樣可以進行數(shù)值交換,代碼如下:
package main
import "fmt"
// 交換函數(shù)
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(zhǔn)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(jié)果:
2 1
代碼說明如下:
*a的意思不是取 a 指針的值,而是“a 指向的變量”。
*操作符作為右值時,意義是取指針的值,作為左值時,也就是放在賦值操作符的左邊時,表示 a 指針指向的變量。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(dāng)操作在右值時,就是取指向變量的值,當(dāng)操作在左值時,就是將值設(shè)置給指向的變量。
如果在 swap() 函數(shù)中交換操作的是指針值,會發(fā)生什么情況?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(jié)果:
1 2
結(jié)果表明,交換是不成功的。上面代碼中的 swap() 函數(shù)交換的是 a 和 b 的地址,在交換完畢后,a 和 b 的變量值確實被交換。但和 a、b 關(guān)聯(lián)的兩個變量并沒有實際關(guān)聯(lián)。這就像寫有兩座房子的卡片放在桌上一字?jǐn)傞_,交換兩座房子的卡片后并不會對兩座房子有任何影響。
Go語言內(nèi)置的 flag 包實現(xiàn)了對命令行參數(shù)的解析,flag 包使得開發(fā)命令行工具更為簡單。
下面的代碼通過提前定義一些命令行指令和對應(yīng)的變量,并在運行時輸入對應(yīng)的參數(shù),經(jīng)過 flag 包的解析后即可獲取命令行的數(shù)據(jù)。
【示例】獲取命令行輸入:
package main
// 導(dǎo)入系統(tǒng)包
import (
"flag"
"fmt"
)
// 定義命令行參數(shù)
var mode = flag.String("mode", "", "process mode")
func main() {
// 解析命令行參數(shù)
flag.Parse()
// 輸出命令行參數(shù)
fmt.Println(*mode)
}將這段代碼命名為 main.go,然后使用如下命令行運行:
go run main.go --mode=fast
命令行輸出結(jié)果如下:
fast
代碼說明如下:
由于之前已經(jīng)使用 flag.String 注冊了一個名為 mode 的命令行參數(shù),flag 底層知道怎么解析命令行,并且將值賦給 mode*string 指針,在 Parse 調(diào)用完畢后,無須從 flag 獲取值,而是通過自己注冊的這個 mode 指針獲取到最終的值。代碼運行流程如下圖所示。
圖:命令行參數(shù)與變量的關(guān)系
Go語言還提供了另外一種方法來創(chuàng)建指針變量,格式如下:
new(類型)
一般這樣寫:
str := new(string) *str = "Go語言教程" fmt.Println(*str)
new() 函數(shù)可以創(chuàng)建一個對應(yīng)類型的指針,創(chuàng)建過程會分配內(nèi)存,被創(chuàng)建的指針指向默認(rèn)值。

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