Golang指针变量赋值与内存地址变化解析

Golang中指针变量赋值时,若修改其指向的值(*p = val),则地址不变;若给指针重新赋地址(p = &b),则其存储的地址改变。核心在于区分指针自身地址与所指地址。

golang指针变量赋值与内存地址变化解析

Golang中指针变量的赋值,其内存地址的变化取决于你操作的对象:如果你是修改指针所指向的值,那么指针变量本身存储的地址不变;如果你是给指针变量赋一个新的地址,那么指针变量存储的地址就变了。这听起来有点绕,但核心在于区分“指针变量自身存储的地址”和“该地址指向的数据”。

在Go语言中,指针是一个非常基础但又容易让人混淆的概念。说实话,刚开始接触Go的指针时,我也绕了点弯子,总觉得它和C/C++的指针有点像,但又有些微妙的不同。理解指针变量的赋值与内存地址的变化,是掌握Go内存模型和编写高效代码的关键。

Go语言中的指针,本质上就是一个存储另一个变量内存地址的变量。我们用

&

操作符来获取变量的地址,用

*

操作符来解引用(dereference),也就是访问或修改该地址处的值。

让我们来看一个例子:

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package mainimport "fmt"func main() {    var a int = 10    var p *int = &a // p现在存储了变量a的内存地址    fmt.Printf("初始状态:\n")    fmt.Printf("a 的值:%d,a 的地址:%p\n", a, &a)    fmt.Printf("p 的值(即a的地址):%p,p 自身的地址:%p\n", p, &p)    // 场景一:通过指针修改所指向的值    fmt.Printf("\n场景一:通过指针修改所指向的值 (*p = 20)\n")    *p = 20 // 修改p所指向的内存地址中的值    fmt.Printf("修改后:\n")    fmt.Printf("a 的值:%d,a 的地址:%p\n", a, &a) // a的值变了    fmt.Printf("p 的值(即a的地址):%p,p 自身的地址:%p\n", p, &p) // p存储的地址没变    // 场景二:给指针变量赋一个新的地址    fmt.Printf("\n场景二:给指针变量赋一个新的地址 (p = &b)\n")    var b int = 30    p = &b // p现在存储了变量b的内存地址    fmt.Printf("重新赋值后:\n")    fmt.Printf("a 的值:%d,a 的地址:%p\n", a, &a) // a的值和地址都没变    fmt.Printf("b 的值:%d,b 的地址:%p\n", b, &b)    fmt.Printf("p 的值(即b的地址):%p,p 自身的地址:%p\n", p, &p) // p存储的地址变了}

从上面的输出你可以清楚地看到:

当我们执行

*p = 20

时,我们是在操作

p

所指向的那个内存位置上的数据。因此,

a

的值从10变成了20,但

a

的内存地址以及

p

变量自身存储的地址(也就是

a

的地址)都没有改变。当我们执行

p = &b

时,我们是直接修改了

p

这个变量本身存储的内容。

p

原本存储着

a

的地址,现在它存储了

b

的地址。这时,

p

变量自身存储的地址(

&p

)依然不变,但

p

的值(它所指向的地址)却从

&a

变成了

&b

理解这个区分是至关重要的。指针变量本身也是一个变量,它有自己的内存地址,并存储着另一个变量的内存地址。对其解引用操作是去修改它指向的数据,而直接对指针变量进行赋值,则是改变它指向哪里。

Golang中,指针变量的赋值究竟改变了什么?是值还是地址?

这确实是初学者最容易混淆的地方。简单来说,指针变量的赋值操作可以分为两种,它们改变的东西是不同的:

改变指针所指向的“值”: 当你使用解引用操作符

*

,例如

*ptr = newValue

时,你实际上是在访问

ptr

所存储的内存地址,并将

newValue

写入到那个内存地址中。

改变了什么? 改变了

ptr

所指向的那个变量的什么没变?

ptr

这个指针变量本身存储的地址(即它指向哪里)没有改变,

ptr

自身的内存地址(

&ptr

)也没有改变。它就像你拿着一把钥匙去打开某个抽屉,然后往抽屉里放东西,钥匙本身还是那把钥匙,抽屉的位置也没变。

package mainimport "fmt"func main() {    x := 10    ptr := &x // ptr指向x    fmt.Printf("修改前:x=%d, ptr指向%p, ptr自身地址%p\n", x, ptr, &ptr)    *ptr = 20 // 通过ptr修改x的值    fmt.Printf("修改后:x=%d, ptr指向%p, ptr自身地址%p\n", x, ptr, &ptr)}

输出会显示

x

的值从10变为20,但

ptr

所指向的地址以及

ptr

自身的地址都保持不变。

改变指针变量本身存储的“地址”: 当你直接给指针变量赋值,例如

ptr = &anotherVar

时,你是在改变

ptr

这个变量自身存储的内容。

ptr

现在不再指向之前的变量,而是指向了

anotherVar

改变了什么? 改变了

ptr

这个指针变量存储的地址(即它现在指向哪里)。什么没变?

ptr

这个指针变量自身的内存地址

&ptr

)没有改变。它就像你把钥匙串上的钥匙换成了另一把,钥匙串(

&ptr

)还在你手上,但你现在拿着的钥匙(

ptr

的值)已经不同了,它能打开另一个抽屉。

package mainimport "fmt"func main() {    x := 10    y := 30    ptr := &x // ptr最初指向x    fmt.Printf("修改前:x=%d, y=%d, ptr指向%p, ptr自身地址%p\n", x, y, ptr, &ptr)    ptr = &y // 让ptr指向y    fmt.Printf("修改后:x=%d, y=%d, ptr指向%p, ptr自身地址%p\n", x, y, ptr, &ptr)}

输出会显示

ptr

所指向的地址从

&x

变为

&y

,但

ptr

自身的地址仍然不变。

所以,核心在于理解指针变量和它所指向的数据是两个独立的概念。

理解Go语言中的“传值”与“传指针”:对函数参数的影响

Go语言的函数参数传递机制,一直是“传值”的。这一点非常重要,即使你传递的是一个指针,传递的也仅仅是这个指针变量的一个“副本”(值)。

当我们将一个变量传递给函数时,Go会创建一个该变量的副本,并在函数内部使用这个副本。这意味着,在函数内部对副本的修改,不会影响到原始变量。

package mainimport "fmt"func modifyValue(val int) {    val = 200 // 这里的val是原始变量的副本    fmt.Printf("在函数内部 (modifyValue): val=%d, val的地址=%p\n", val, &val)}func main() {    num := 100    fmt.Printf("调用前 (main): num=%d, num的地址=%p\n", num, &num)    modifyValue(num)    fmt.Printf("调用后 (main): num=%d, num的地址=%p\n", num, &num)}

你会发现

main

函数中的

num

值没有改变,因为

modifyValue

操作的是

num

的一个副本。

那么,当我们传递一个指针时会发生什么呢?Go仍然是“传值”的,只不过这次传递的“值”是那个指针变量本身存储的内存地址。函数会得到这个地址的一个副本。

package mainimport "fmt"func modifyPointerValue(ptr *int) {    // ptr是main函数中p的一个副本,它存储了相同的地址    fmt.Printf("在函数内部 (modifyPointerValue): ptr指向%p, ptr自身地址%p\n", ptr, &ptr)    *ptr = 200 // 通过副本指针修改它所指向的内存地址中的值}func reassignPointer(ptr *int) {    // 这里的ptr也是原始指针的一个副本    var temp int = 500    ptr = &temp // 重新赋值这个副本指针,让它指向一个新的地址    fmt.Printf("在函数内部 (reassignPointer): ptr指向%p, ptr自身地址%p\n", ptr, &ptr)}func main() {    num := 100    p := &num // p指向num    fmt.Printf("调用前 (main): num=%d, p指向%p, p自身地址%p\n", num, p, &p)    // 场景一:函数通过指针副本修改原始数据    modifyPointerValue(p)    fmt.Printf("调用 modifyPointerValue 后 (main): num=%d, p指向%p, p自身地址%p\n", num, p, &p)    // 此时,num的值变了,但p所指向的地址没变,p自身的地址也没变    // 场景二:函数尝试重新赋值原始指针(但只能改变副本)    reassignPointer(p)    fmt.Printf("调用 reassignPointer 后 (main): num=%d, p指向%p, p自身地址%p\n", num, p, &p)    // 此时,num的值和p所指向的地址都保持不变,因为reassignPointer只改变了它内部的指针副本}

输出会清晰地显示:

modifyPointerValue

函数能够成功修改

main

函数中

num

的值,因为虽然它拿到的是

p

的副本,但这个副本指向的内存地址和

p

指向的内存地址是一样的。

reassignPointer

函数内部虽然将

ptr

重新指向了

temp

,但这个改变只发生在函数内部,

main

函数中的

p

变量依然指向

num

。因为

reassignPointer

操作的也是

p

的一个副本。

总结来说,当你需要函数修改外部变量的值时,就应该传递该变量的指针。但如果你想让函数改变外部指针变量的指向(例如,让

main

函数中的

p

从指向

num

变为指向

anotherNum

),那么你需要返回一个新的指针,或者传递一个指向指针的指针(

**int

),但后者在Go中并不常见,通常通过返回值来处理这种需求。

Golang指针在性能优化和内存管理中的实际应用考量

在Go语言中,指针的使用不仅仅是为了修改外部变量,它在性能优化和内存管理方面也有其独特的考量,但又不像C/C++那样需要处处小心翼翼。

避免大对象拷贝: 当你有一个非常大的结构体(struct)实例作为函数参数时,如果直接按值传递,Go会复制整个结构体。这可能导致性能开销和额外的内存分配。在这种情况下,传递结构体的指针可以避免这种拷贝,只传递一个指针大小的地址(通常是8字节),从而提高效率。

package mainimport (    "fmt"    "time")type BigStruct struct {    Data [1024 * 1024]byte // 1MB大小的数据    ID   int}// 按值传递func processByValue(s BigStruct) {    s.ID = 1 // 修改副本    // fmt.Printf("ByValue: %p\n", &s)}// 按指针传递func processByPointer(s *BigStruct) {    s.ID = 2 // 修改原始数据    // fmt.Printf("ByPointer: %p\n", s)}func main() {    bigObj := BigStruct{ID: 0}    start := time.Now()    processByValue(bigObj)    fmt.Printf("ByValue cost: %v, ID: %d\n", time.Since(start), bigObj.ID) // ID未变,因为修改的是副本    start = time.Now()    processByPointer(&bigObj)    fmt.Printf("ByPointer cost: %v, ID: %d\n", time.Since(start), bigObj.ID) // ID变了,因为修改的是原始数据}

对于非常大的结构体,按指针传递通常会更快,因为避免了内存复制。不过,Go的编译器(通过逃逸分析)在某些情况下会优化小结构体的按值传递,使其效率很高,所以并非所有结构体都需要传递指针。

实现链式数据结构: 链表、树、图等需要节点之间相互引用的数据结构,天然就需要使用指针来实现。每个节点都包含指向下一个(或多个)节点的指针。

type Node struct {    Value int    Next  *Node // 指向下一个Node的指针}

与C代码交互(cgo): 当Go程序需要调用C语言库时,经常需要使用

unsafe.Pointer

来在Go和C之间传递内存地址,这涉及到更底层的指针操作。不过这属于特殊场景,日常开发中并不常用。

内存管理与垃圾回收(GC): Go的垃圾回收器会自动管理内存,你不需要像C/C++那样手动

malloc

free

。然而,指针的存在意味着GC需要追踪所有可达的内存对象。一个被指针引用的对象,即使在逻辑上不再需要,只要还有指针指向它,GC就不会回收它。这可能导致内存泄漏(虽然不是传统意义上的内存泄漏,更像是“逻辑上的内存泄漏”),所以在使用指针时,要确保不再需要的引用及时被清除(例如,将指针设为

nil

)。

另一方面,Go的逃逸分析(Escape Analysis)是一个非常智能的机制。它会分析变量的生命周期,如果一个局部变量的地址被传递到函数外部,或者被一个全局变量引用,那么这个局部变量就会“逃逸”到堆上分配内存,即使你没有显式地使用

new

make

。这在某种程度上减轻了开发者手动管理内存的负担,但也意味着你可能在不知不觉中创建了堆分配,而堆分配通常比栈分配慢。

总的来说,在Go中,指针是一个强大的工具,但我们应该有意识地去使用它。大多数时候,Go的“传值”语义已经足够好,并且通过编译器优化,性能也很好。只有当你确实需要修改原始数据、避免大对象拷贝或构建复杂数据结构时,才应该考虑使用指针。过度使用指针,反而可能增加代码的复杂性,并引入

nil

指针解引用等潜在问题。

以上就是Golang指针变量赋值与内存地址变化解析的详细内容,更多请关注创想鸟其它相关文章!

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