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一个指针可以指向任何一个值的内存地址 它指向那个值的内存地址,在 32 位机器上占用 4 个字节,在 64 位机器上占用 8 个字节,并且与它所指向的值的大小无关。当然,可以声明指针指向任何类型的值来表明它的原始性或结构性;你可以在指针类型前面加上*
号(前缀)来获取指针所指向的内容,这里的*
号是一个类型更改器。使用一个指针引用一个值被称为间接引用。
在Go语言中,直接砍掉了 C 语言指针最复杂的指针运算部分,只留下了获取指针(&
运算符)和获取对象(*
运算符)的运算,用法和C语言很类似。但不同的是,Go语言中没有->
操作符来调用指针所属的成员,而与一般对象一样,都是使用.
来调用。
Go 语言中一个指针被定义后没有分配到任何变量时,它的值为nil
。
Go 语言自带指针隐式解引用 :对于一些复杂类型的指针, 如果要访问成员变量时候需要写成类似*p.field
的形式时,只需要p.field
即可访问相应的成员。
指针(pointer)概念在 Go 语言中被拆分为两个核心概念:
受益于这样的约束和拆分,Go 语言的指针类型变量拥有指针的高效访问,但又不会发生指针偏移,从而避免非法修改关键性数据问题。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,更为安全。切片发生越界时,运行时会报出宕机,并打出堆栈,而原始指针只会崩溃。
C/C++中的指针
说到 C/C++ 中的指针,会让许多人“谈虎色变”,尤其对指针偏移、运算、转换都非常恐惧。
其实,指针是使 C/C++ 语言有极高性能的根本,在操作大块数据和做偏移时方便又便捷。因此,操作系统依然使用C语言及指针特性进行编写。
C/C++ 中指针饱受诟病的根本原因是指针运算和内存释放。
C/C++ 语言中的裸指针可以自由偏移,甚至可以在某些情况下偏移进入操作系统核心区域。我们的计算机操作系统经常需要更新、修复漏洞的本质,是为解决指针越界访问所导致的“缓冲区溢出”。
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,下面将展开细说。
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&
作符放在变量前面对变量进行“取地址”操作。
格式如下:
ptr := &v // v的类型为T
其中 v 代表被取地址的变量,被取地址的 v 使用 ptr 变量进行接收,ptr 的类型就为*T
,称做 T 的指针类型。*
代表指针。
指针实际用法,通过下面的例子了解:
package main import ( "fmt" ) func main() { var cat int = 1 var str string = "banana" fmt.Printf("%p %p", &cat, &str) }
运行结果:
0xc042052088 0xc0420461b0
代码说明如下:
%p
输出 cat 和 str 变量取地址后的指针值,指针值带有0x
的十六进制前缀。
输出值在每次运行是不同的,代表 cat 和 str 两个变量在运行时的地址。
在 32 位平台上,将是 32 位地址;64 位平台上是 64 位地址。
提示:变量、指针和地址三者的关系是:每个变量都拥有地址,指针的值就是地址。
在对普通变量使用&
操作符取地址获得这个变量的指针后,可以对指针使用*
操作,也就是指针取值,代码如下。
运行结果:
ptr type: *string
address: 0xc0420401b0
value type: string
value: Malibu Point 10880, 90265
代码说明如下:
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:
通过指针不仅可以取值,也可以修改值。
前面已经使用多重赋值的方法进行数值交换,使用指针同样可以进行数值交换,代码如下:
运行结果:
2 1
代码说明如下:
*a
的意思不是取 a 指针的值,而是“a指向的变量”。*
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,会发生什么情况?可以参考下面代码:
运行结果:
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。这就像写有两座房子的卡片放在桌上一字摊开,交换两座房子的卡片后并不会对两座房子有任何影响。
Go 语言的 flag 包中,定义的指令以指针类型返回。通过学习 flag 包,可以深入了解指针变量在设计上的方便之处。
下面的代码通过提前定义一些命令行指令和对应变量,在运行时,输入对应参数的命令行参数后,经过 flag 包的解析后即可通过定义的变量获取命令行的数据。
获取命令行输入:
将这段代码命名为main.go,然后使用如下命令行运行:
$ go run flagparse.go --mode=fast
命令行输出结果如下:
fast
代码说明如下:
由于之前使用 flag.String 已经注册了一个 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 mode 这个指针,获取到最终的值。代码运行流程如下图所示。
图:命令行参数与变量的关系
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)
一般这样写:
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。被创建的指针指向的值为默认值。
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