Go 语言指针符号 * 和 & （pointer）

Posted 2023-02-07 知其黑、受其白

阅读目录

• 看看自己能做对几题？
• • 简单的解释
• Go 语言之指针（pointer）详解
• • 指针地址和指针类型
  • 空指针
  • 从指针获取指针指向的值
  • 使用指针修改值
  • 使用指针变量获取命令行的输入信息
  • 创建指针的另一种方法——new() 函数

看看自己能做对几题？

符号 & 的意思是对变量取地址。

如：变量 a 的地址是 &a。

符号 * 的意思是对指针取值。

如：*&a，就是 a 变量所在地址的值，当然也就是 a 的值了。

package main

import "fmt"

func main() 
	var a int = 1
	var b *int = &a
	var c **int = &b
	var x int = *b
	fmt.Println("a = ", a)     //a =  1
	fmt.Println("&a = ", &a)   // &a =  0xc00000e0b8
	fmt.Println("*&a = ", *&a) // *&a =  1
	fmt.Println("b = ", b)     // b =  0xc00000e0b8
	fmt.Println("&b = ", &b)   // &b =  0xc00000a028
	fmt.Println("*&b = ", *&b) // *&b =  0xc00000e0b8
	fmt.Println("*b = ", *b)   // *b =  1
	fmt.Println("c = ", c)     // c =  0xc00000a028
	fmt.Println("*c = ", *c)   // *c =  0xc00000e0b8
	fmt.Println("&c = ", &c)   // &c =  0xc00000a030
	fmt.Println("*&c = ", *&c) // *&c =  0xc00000a028
	fmt.Println("**c = ", **c) // **c =  1
	fmt.Println("***&*&*&*&c = ", ***&*&*&*&*&c)
	// ***&*&*&*&c =  1
	fmt.Println("x = ", x) // x =  1

简单的解释

* 和 & 可以互相抵消

但是注意 ：
【 *& 】可以抵消掉，但【 &* 】是不可以抵消的。

a 和 *&a 是一样的，都是 a 的值，值为 1 (因为 *& 互相抵消掉了)

a 和 *&*&*&*&a 是一样的，都是1 (因为 4 个 *& 互相抵消掉了)

因为有 var b *int = &a 所以 a 和 *&a 和 *b 是一样的，都是 a 的值，值为1 (把 b 当做 &a 看)

因为有 var c **int = &b 所以 **c 和 **&b 是一样的，把 & 约去后会发现 **c 和 b 是一样的 (从这里也不难看出，c 和 b 也是一样的)

又因为上面得到的 &a 和 b 是一样的 所以 **c 和 &a 是一样的，再次把 *& 约去后 **c 和 a 是一样的，都是1。

Go 语言之指针（pointer）详解

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
• 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)
	// a 变量的地址: c00000e0b8

	/* 指针变量的存储地址 */
	fmt.Printf("ip 变量储存的指针地址: %x\\n", ip)
	// ip 变量储存的指针地址: c00000e0b8

	/* 使用指针访问值 */
	fmt.Printf("*ip 变量的值: %d\\n", *ip)
	// *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)
	// 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 := &str

	// 打印ptr的类型
	fmt.Printf("ptr type: %T\\n", ptr)
	// ptr type: *string

	// 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)
	// address: 0xc000050260

	// 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)
	// value type: string

	// 指针取值后就是指向变量的值
	fmt.Printf("value: %s\\n", value)
	// 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：

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：

PS E:\\TEXT\\test_go\\one> go run .\\test1.go --mode=fast
fast
PS E:\\TEXT\\test_go\\one>

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)

package main

// 导入系统包
import (
	"fmt"
)

func main() 
	str := new(string)
	*str = "hello"
	fmt.Println(*str) // hello

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。