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15.Go复合类型-指针

芒果六斤半 2022-07-04 阅读 128
指针cssjava编程语言内存管理虚拟化云计算

15.Go复合类型-指针

7：指针

7.1 变量内存与地址

前面我们讲过存储数据的方式，可以通过变量，或者复合类型中的数组，切片，Map,结构体。

我们不管使用变量存储数据，还是使用符合类型存储数据，都有两层的含义：

  • 存储的数据（内存），对应的地址。

接下来，通过变量来说明以上两个含义。

例如，定义如下变量，打印变量的值以及存储的内存地址：

var i int
i = 100
fmt.Printf("i=%d\n", i)
fmt.Printf("&i=%v\n", &i)

// 执行如下
i=100
&i=0xc00000a0a8
  • 第一个​​Printf()​​函数的输出，大家都很熟悉，输出变量​​i​​的值，这个实际上就是输出内存中存储的数据。在前面的章节中，已经讲解过，定义一个变量，就是在内存中开辟一个空间，用来存储数据，当给变量​​i​​赋值为100，其实就是将100存储在该空间内。
  • 第二个​​Printf()​​函数的输出，输出的是变量​​i​​在内存中的地址。通过如下图来给大家解释：

15.Go复合类型-指针_指针

img

这张图，大家也应该非常熟悉，是在讲解变量时，画的一张图，​​0x100010​​​假设是变量​​i​​的内存地址（通过第二个输出可以获取实际的地址），内存地址的作用：在输出变量中存储的数据时，是通过地址来找到该变量内存空间的。

这个内存地址和实际生活中的地址也很相似，例如：大家可以将内存空间想象成，我们上课的教室，教室中存放有学生，那么现在要找一个学生，必须要知道具体的地址以及教室门牌号。

7.2 指针变量

现在已经知道怎样获取变量在内存中的地址，但是如果想将获取的地址进行保存，应该怎样做呢？

可以通过指针变量来存储，所谓的指针变量：就是用来存储任何一个值的内存地址。

指针变量的定义如下：

// 指针变量的定义
var i int = 100
var p *int // 定义指针变量
p = &i     // 把变量i的地址赋值给指针变量p
fmt.Printf("i=%d, p=%v", i, p)

// 执行如下：
i=100, p=0xc00000a0a8

指针变量​​p​​​ 的定义是通过​​*​​​这个符号来定义，指针变量​​p​​​ 的类型为​​*int​​, 表示存储的是一个整型变量的地址。

如果指针变量​​p​​​存储的是一个字符串类型变量的地址，那么指针变量​​p​​​的类型为​​*string​​

​​p=&i​​​ : 该行代码的意思是，将变量​​i​​​的地址取出来，并且赋值给指针变量​​p​​​.也就是指针变量​​p​​​指向了变量​​i​​的存储单元。

可以通过如下图来表示：

15.Go复合类型-指针_内存管理_02


image-20210529105440322

在以上图中，一定要注意：指针变量​​p​​​存储的是变量​​i​​的地址。

大家可以思考一个问题：使用指针修改变量的值

既然指针变量​​p​​​指向了变量​​i​​​的存储单元，那么是否可以通过指针变量​​p​​​，来操作变量​​i​​中存储的数据？

答案是可以的，具体操作方式如下：

// 指针变量的定义
var i int = 100
var p *int // 定义指针变量
p = &i     // 把变量i的地址赋值给指针变量p
*p = 80 // 使用指针修改值 《=====
fmt.Printf("i=%d, p=%v", i, p)

// 执行
i=80, p=0xc00000a0a8

注意：在使用指针变量​​p​​​来修改变量​​i​​​的值的时候，前面一定要加上​​*​​.（通过指针访问目标对象）

现在打印变量​​i​​的值已经有100变为80.

使用指针变量输出变量的值

当然，也可以通过指针变量​​p​​​来输出，变量​​i​​中的值，输出的方式如下所示：

// 通过指针变量`p`来输出，变量`i`中的值
fmt.Printf("i=%d, *p=%v", i, *p)

所以，​​*p​​的作用就是根据存储的变量的地址，来操作变量的存储单元（包括输出变量存储单元中的值，和对值进行修改）

7.3  注意事项

在使用指针变量时，要注意以下两点。

1：默认值为nil

var p *int
fmt.Println(p)

// 执行
<nil>

直接执行上面的程序，结果是：nil

2: 不要操作没有合法指向的内存。

例如，在上面的案例中，我们定义了指针变量p，但是没有让指针变量指向任何一个变量，那么直接运行如下程序，会出现异常。

var p *int
*p = 56 // 没有指向内存空间，直接赋值
fmt.Println(p)

出现的错误信息如下：

panic: runtime error: invalid memory address or nil pointer dereference
[signal 0xc0000005 code=0x1 addr=0x0 pc=0x14579a6]

所以，在使用指针变量时，一定要让指针变量有正确的指向。

以下的操作是合法的：

var a int
var p *int
p = &a // 指向变量a的内存地址
*p = 56
fmt.Println(a)

在该案例中，定义了一个变量a, 同时定义了一个指针变量p, 将变量a的地址赋值给指针变量p,也就是指针变量p指向了变量a的存储单元。给指针变量p赋值，影响到了变量a.最终输出变量a中的值也是56.

7.4 new( )函数：指针变量指向新的内存空间地址

指针变量，除了以上介绍的指向以外(​​p=&a​​​)，还可以通过​​new( )​​函数来指向。

具体的应用方式如下:

// new函数
var p *int
p = new(int)
*p = 57
fmt.Println(*p)

​​new(int)​​ 作用就是创建一个整型大小(4字节)的空间

然后让指针变量p指向了该空间，所以通过指针变量​​p​​​进行赋值后，该空间中的值就是​​57​​.

​​new()​​函数的作用就是C语言中的动态分配空间。

但是在这里与C语言不同的地方，就是最后不需要关心该空间的释放。

GO语言会自动释放。这也是比C语言使用方便的地方。

也可以使用自动推导类型的方式：

q := new(int)
*q = 787
fmt.Println(*q)

7.5  指针做函数参数

指针也可以作为函数参数，那么指针作为函数参数在进行传递的时候，是值传递还是引用传递呢？

大家都知道，普通变量作为函数参数进行传递是值传递，如下案例所示：

定义一个函数，实现两个变量值的交换。

func Swap(num1, num2 int) {
   num1, num2 = num2, num1
   fmt.Printf("num1 = %d, num2 = %d\n", num1, num2)
}

func main() {
   var a int = 10
   var b int = 20
   Swap(a, b)
   fmt.Printf("a = %d, b = %d", a, b)
}

//执行如下：
num1 = 20, num2 = 10
a = 10, b = 20

通过以上案例，证实普通类型变量在传递时，为值传递。

使用指针作为函数参数，进行值交换

那么使用指针作为函数参数呢？现在将以上案例修改成，用指针作为参数，如下所示：

func Swap(num1, num2 *int) {
   *num1, *num2 = *num2, *num1
   fmt.Printf("num1 = %d, num2 = %d\n", *num1, *num2)
}

func main() {
   var a int = 10
   var b int = 20
   Swap(&a, &b)
   fmt.Printf("a = %d, b = %d", a, b)
}

//执行：
num1 = 20, num2 = 10
a = 20, b = 10

通过以上案例证实，指针作为参数进行传递时，为引用传递，也就是传递的地址。

在调用​​Swap()​​函数时，将变量a与变量b的地址传分别传递给指针变量num1,num2,这时num1和num2,分别指向了变量a,与变量b的内存存储单元，那么操作num1,num2实际上操作的就是变量a与变量b，所以变量a与变量b的值被交换。

7.6 数组指针

前面在讲解数组的时候，我们用数组作为函数参数，但是数组作为参数进行传递是值传递，如果想引用传递，可以使用数组指针。

具体使用方式如下：

func Swap(p *[5]int) { // 设置指针数组为参数
   (*p)[0] = 89
}

func main() {
   a := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
   Swap(&a) // 传递数组地址
   fmt.Println(a)
}

// 执行：
[89 2 3 4 5]

定义一个数组，作为函数Swap的实参进行传递，但是这里传递的是数组的地址，所以Swap的形参是数组指针。

这时指针​​p​​​，指向了数组​​a​​​,对指针​​p​​​的操作实际上是对数组​​a​​​的操作，所以如果直接执行如下语句：​​fmt.Println(*p)​​​,会输出数组​​a​​中的值。

也可以通过​​*p​​结合下标将对应的值取出来进行修改。

最终在​​main​​​函数中输出数组​​a​​，发现其元素也已经修改。

当然，我们也可以通过循环的方式来将数组指针中的数据打印出来：

for index, value := range *p{
   fmt.Printf("index=%d, value=%d\n", index, value)
}

7.7 指针数组

上一小节，讲解到的是数组指针，也就是让一个指针指向数组 ，然后可以通过该指针来操作数组。

还有一个概念叫指针数组，这两个概念很容混淆，指针数组指的是一个数组中存储的都是指针（也就是地址）。

也就是一个存储了地址的数组。

指针数组的定义

下面通过一个案例，看一下指针数组的应用

// 指针数组的定义
var p [2]*int // 指针数组的定义
var i int = 10
var j int = 20
// 将地址赋值给指针数组
p[0] = &i
p[1] = &j
fmt.Println(p[0])
fmt.Println(p[1])

// 执行如下：
0xc00000a0a8
0xc00000a0c0

指针数组的定义方式，与数组指针定义方式是不一样的，注意指针数组是将​​“*”​​​放在了下标的后面 ​​var p [2]*int​​。

由于指针数组存储的都是地址，所以将变量​​i​​​,与变量​​j​​的地址赋值给了指针数组p。

最后输出指针数组p中存储的地址。

指针数组操作指向变量的值

思考:既然指针数组​​p​​​存储了变量​​i​​​ 和变量​​j​​​的的地址，那么怎样通过指针数组​​p​​​操作变量​​i​​​与变量​​j​​的值呢？

具体实现如下：

// 指针数组的定义
var p [2]*int // 指针数组的定义
var i int = 10
var j int = 20
// 将地址赋值给指针数组
p[0] = &i
p[1] = &j
fmt.Println(*p[0])
fmt.Println(*p[1])

// 执行：
10
20

注意这里输出 ​​fmt.Println(*p[0])​​ 要注意的问题是，没有加小括号。（注意运算顺序）

当然，我们也可以通过for循环的方式来输出指针数组中对应的值。

// 将地址赋值给指针数组
p[0] = &i
p[1] = &j

// for循环输出指针数组中对应的值
for k, v := range p {
   fmt.Printf("k=%d, v=%d\n", k, *v)
}

// 执行：
k=0, v=10
k=1, v=20

7.8 结构体指针变量

我们前面定义了指针指向了数组，解决了数组引用传递的问题。那么指针是否可以指向结构体，也能够解决结构体引用传递的问题呢？完全可以。

结构体指针变量的定义：

下面我们先来看一下，结构体指针变量的定义：

type Student struct {
   id int
   name string
   score float64
}

func main() {
   var p *Student = &Student{1,"zhangsan", 90} // 定义结构体指针
   fmt.Println(*p)
}

// 执行如下：
{1 zhangsan 90}

自动推导类型定义结构体指针变量：

也可以使用自动推导类型

type Student struct {
   id int
   name string
   score float64
}

func main() {
   p := &Student{1,"zhangsan", 90} // 自动推导，定义结构体指针
   fmt.Println(*p)
}

使用结构体指针操作结构体成员属性

现在定义了一个结构体指针变量，那么可以通过该指针变量来操作结构体中的成员项。

type Student struct {
   id int
   name string
   score float64
}

func main() {
   p := &Student{1,"zhangsan", 90} // 自动推导，定义结构体指针
   p.score = 89 // 直接通过 . 运算符操作结构体属性
   fmt.Println(*p)
}

// 执行如下：
{1 zhangsan 89}

结构体指针作为形参

前面在讲解结构体时，用结构体作为函数的参数，默认的是值传递。

那么通过结构体指针，可以实现结构体的引用传递。

具体实现的方式如下：

type Student struct {
   id    int
   name  string
   score float64
}

// 结构体指针变量作为形参
func Test(p *Student) {
   p.id = 19
}

func main() {
   p := &Student{1, "zhangsan", 90} // 自动推导，定义结构体指针
   p.score = 89                     // 直接通过 . 运算符操作结构体属性
   Test(p)                          // 传递结构体指针
   fmt.Println(*p)
}

// 执行如下：
{19 zhangsan 89}


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