【go从入门到精通】一文把指针整的明明白白

什么是指针？

• 指针是一种存储变量内存地址的变量。
• 区别于C/C++中的指针，Go语言中的指针不能进行偏移和运算，也不嫩进行指针类型转换，是安全指针。 

指针有什么用？

           在Go语言中，通过指针，我们可以直接访问和修改变量的值，而不需要拷贝变量本身，这样可以提高程序的效率。指针在Go语言中有以下几个作用：

1. 传递变量的地址：指针可以作为函数参数，将变量的地址传递给函数，这样函数就可以直接修改变量的值。

2. 动态分配内存：通过指针可以在运行时动态分配内存，这样程序就可以根据需要动态地创建和销毁变量。

3. 访问复杂数据结构：指针可以用于访问复杂的数据结构，如链表、树等，通过指针可以方便地遍历和修改这些数据结构。

4. 函数返回值：指针可以作为函数的返回值，这样函数就可以返回一个指向变量的指针，而不是变量本身，这样可以避免变量拷贝和内存分配的开销。

Go语言中的指针

        Go语言中的值类型（int、float、bool、string、array、struct）都有对应的指针类型，如：*int、*int64、*string等。

基本语法

• var ptr *int: 声明指针变量ptr,用于指向一个int类型变量的地址。
• &a: 获取变量a的内存地址,返回一个指向该地址的指针。
• *ptr: 读取ptr指针指向地址的值,这个操作称为“解引用”。
• *ptr = 100: 将100赋值给ptr指向的变量。

Go语言中的函数传参都是值拷贝，当我们想要修改某个变量的时候，我们可以创建一个指向该变量地址的指针变量。传递数据使用指针，而无须拷贝数据。类型指针不能进行偏移和运算。Go语言中的指针操作非常简单，只需要记住两个符号：&（取地址）和*（根据地址取值）。

指针地址和指针类型

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&字符放在变量前面对变量进行“取地址”操作。 

取变量指针的语法如下：

    ptr := &v    // v的类型为T

其中：

    v:代表被取地址的变量，类型为T
    ptr:用于接收地址的变量，ptr的类型就为*T，称做T的指针类型。*代表指针。

举个例子：

package main
 
import "fmt"
 
func main() {
	a := 10
	b := &a
	fmt.Printf("a:%d ptr:%p\n", a, &a) // a:10 ptr:0xc000112068
	fmt.Printf("b:%p type:%T\n", b, b) // b:0xc000112068 type:*int
	fmt.Println(&b)                    // 0xc000114020
}

我们来看一下b := &a的图示：

指针取值

在对普通变量使用&操作符取地址后会获得这个变量的指针，然后可以对指针使用*操作，也就是指针取值，代码如下。

func main() {
    //指针取值
    a := 10
    b := &a // 取变量a的地址，将指针保存到b中
    fmt.Printf("type of b:%T\n", b)
    c := *b // 指针取值（根据指针去内存取值）
    fmt.Printf("type of c:%T\n", c)
    fmt.Printf("value of c:%v\n", c)
}

输出如下：

    type of b:*int
    type of c:int
    value of c:10

总结： 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：

    1.对变量进行取地址（&）操作，可以获得这个变量的指针变量。
    2.指针变量的值是指针地址。
    3.对指针变量进行取值（*）操作，可以获得指针变量指向的原变量的值。

指针传值示例：

func modify1(x int) {
    x = 100
}
 
func modify2(x *int) {
    *x = 100
}
 
func main() {
    a := 10
    modify1(a)
    fmt.Println(a) // 10
    modify2(&a)
    fmt.Println(a) // 100
}

对于任何一个变量 var， 如下表达式都是正确的：var == *(&var)

注意事项：

你不能得到一个数字或常量的地址，下面的写法是错误的。

例如：

const i = 5
ptr := &i // error: cannot take the address of i
ptr2 := &10 // error: cannot take the address of 10

所以说，Go 语言和 C、C++ 以及 D 语言这些低级（系统）语言一样，都有指针的概念。

但是对于经常导致 C 语言内存泄漏继而程序崩溃的指针运算（所谓的指针算法，如：pointer+2，移动指针指向字符串的字节数或数组的某个位置）是不被允许的。

Go 语言中的指针保证了内存安全，更像是 Java、C# 和 VB.NET 中的引用。

因此 c = *p++ 在 Go 语言的代码中是不合法的。

指针的一个高级应用是你可以传递一个变量的引用（如函数的参数），这样不会传递变量的拷贝。指针传递是很廉价的，只占用 4 个或 8 个字节。当程序在工作中需要占用大量的内存，或很多变量，或者两者都有，使用指针会减少内存占用和提高效率。被指向的变量也保存在内存中，直到没有任何指针指向它们，所以从它们被创建开始就具有相互独立的生命周期。

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
• 空指针的判断

package main
 
import "fmt"
 
func main() {
    var p *string
    fmt.Println(p)
    fmt.Printf("p的值是%v\n", p)
    if p != nil {
        fmt.Println("非空")
    } else {
        fmt.Println("空值")
    }
}

如我们所见，在大多数情况下 Go 语言可以使程序员轻松创建指针，并且隐藏间接引用，如：自动反向引用。但是对一个空指针的反向引用是不合法的，并且会使程序崩溃：

package main
func main() {
    var p *int = nil
    *p = 0
}

panic: runtime error: invalid memory address or nil pointer dereference

new和make

我们先来看一个例子：

func main() {
    var a *int
    *a = 100
    fmt.Println(*a)
 
    var b map[string]int
    b["测试"] = 100
    fmt.Println(b)
}

执行上面的代码会引发panic，为什么呢？ 在Go语言中对于引用类型的变量，我们在使用的时候不仅要声明它，还要为它分配内存空间，否则我们的值就没办法存储。而对于值类型的声明不需要分配内存空间，是因为它们在声明的时候已经默认分配好了内存空间。要分配内存，就引出来今天的new和make。 Go语言中new和make是内建的两个函数，主要用来分配内存

new

new是一个内置的函数，它的函数签名如下：

    func new(Type) *Type

其中，

    1.Type表示类型，new函数只接受一个参数，这个参数是一个类型
    2.*Type表示类型指针，new函数返回一个指向该类型内存地址的指针。

new函数不太常用，使用new函数得到的是一个类型的指针，并且该指针对应的值为该类型的零值。举个例子：

func main() {
    a := new(int)
    b := new(bool)
    fmt.Printf("%T\n", a) // *int
    fmt.Printf("%T\n", b) // *bool
    fmt.Println(*a)       // 0
    fmt.Println(*b)       // false
}    

本节开始的示例代码中var a *int只是声明了一个指针变量a但是没有初始化，指针作为引用类型需要初始化后才会拥有内存空间，才可以给它赋值。应该按照如下方式使用内置的new函数对a进行初始化之后就可以正常对其赋值了：

func main() {
    var a *int
    a = new(int)
    *a = 10
    fmt.Println(*a)
}

make

make也是用于内存分配的，区别于new，它只用于slice、map以及chan的内存创建，而且它返回的类型就是这三个类型本身，而不是他们的指针类型，因为这三种类型就是引用类型，所以就没有必要返回他们的指针了。make函数的函数签名如下：

func make(t Type, size ...IntegerType) Type

make函数是无可替代的，我们在使用slice、map以及channel的时候，都需要使用make进行初始化，然后才可以对它们进行操作。这个我们在上一章中都有说明，关于channel我们会在后续的章节详细说明。

本节开始的示例中var b map[string]int只是声明变量b是一个map类型的变量，需要像下面的示例代码一样使用make函数进行初始化操作之后，才能对其进行键值对赋值：

func main() {
    var b map[string]int
    b = make(map[string]int, 10)
    b["测试"] = 100
    fmt.Println(b)
}

new与make的区别

    1.二者都是用来做内存分配的。
    2.make只用于slice、map以及channel的初始化，返回的还是这三个引用类型本身；
    3.而new用于类型的内存分配，并且内存对应的值为类型零值，返回的是指向类型的指针。

new和&

new和&均可获取地址，也就是指针

package main
 
import "fmt"
 
type Player struct {
	name  string
	id    string
	level int
}
 
func main() {
	p1 := new(Player)                            //使用new创建一个p1对象，同时获得Player的指针
	p2 := &Player{name: "12", id: "0", level: 1} //使用&创建一个p3对象，同时获得Player的指针
	p3 := Player{name: "12", id: "0", level: 1}  //直接在栈空间创建一个p3对象，同时获得Player的指针
	fmt.Println("%p,%p,%p", &p1, &p2,  (&p3))
}