理解GO指针

为什么需要指针？

简单地来说，就是保证软件功能实现的同时，尽量的节约内存资源，提高程序运行效率。

当给一个函数/方法传参的时候，我们要了解传进去的是值还是引用地址。当参数为基本类型时（如string， bool， int 及 float），传进去的大都是值，也就是另外复制了一份参数到当前的函数调用栈；当参数为高级类型时（如struct，array/slice，map，chan，func），传进去的基本都是引用地址，这个主要是因为虚拟机的内存管理导致的。

内存管理中的内存区域一般包括 heap（堆）和 stack（栈）， stack 主要用来存储当前调用栈用到的简单类型数据：string，bool，int，float 等，这些类型的内存占用小，容易回收，基本上它们的值和指针占用的空间差不多，因此可以直接复制，GC也比较容易做针对性的优化。复杂的高级类型占用的内存往往相对较大，存储在 heap 中，GC 回收频率相对较低，代价也较大，因此传引用/指针可以避免进行成本较高的复制操作，并且节省内存，提高程序运行效率。
关于堆和栈不太理解的童鞋，可以阅读：堆和栈的区别

因此，在下列情况可以考虑使用指针：
1、需要改变参数的值；
2、避免复制操作；
3、节省内存。

一、定义指针

var ptr1 *int64
刚定义的指针没有指向任何地址，为nil，所以也叫空指针。
如图：

我们假设图片上表示的是一个内存块，存放有变量名（户口）和值（住几口人），以及它的内存地址（门牌号），指针可以理解成一个特殊的变量，它也需要占用内存，它的特殊之处在于，它的值必须且只能存放内存地址，假设它在内存中的地址为：0xabcd。

二、使用指针

1
2
3

var a int64 = 100
ptr1 = &a
fmt.Println(*ptr1)

如图：

我们先定义一个变量a，系统为变量a分配了一个内存地址0x1234，
通过 & 符可以将变量 a 的内存地址0x1234取出来，并交给 ptr1保存，于是ptr1的值由空（nil）变成了0x1234，通过*ptr1就可以展示刚才存入的内存地址了。

三、指向指针的指针

归根结底还是指针类型，但定义时多了个*，例如：var ptr2 **int64

var ptr2 **int64
ptr2 = &ptr1 //ptr2为指针向指针的指针
fmt.Println(&a, ptr1, *ptr2) //三者完全等价
fmt.Println(a, *ptr1, **ptr2) //三者完全等价

如图：
接着前面的定义，我们定义了一个指向ptr1的指针ptr2，此时ptr2的值为ptr1的内存地址，通过&a, ptr1, *ptr2都可以拿到内存地址0x1234，通过a, *ptr1, **ptr2都可以拿到值100。

四、将指针作为函数参数

例如：我们用函数来实现交换a和b的值：

var a,b int64 = 100,200
fmt.Printf("交换前，a=%d，b=%d\n", a, b)
swap(&a, &b)
fmt.Printf("交换后，a=%d，b=%d\n", a, b)

//通过传递引用，交换两个变量的值
func swap(ptr1 *int64, ptr2 *int64) {
    var tmp int64
    tmp = *ptr1
    *ptr1 = *ptr2
    *ptr2 = tmp
    //*ptr1,*ptr2 = *ptr2,*ptr1 //交换语句这样写更加简洁，也是 go 语言的特性，c++ 和 c# 是不能这么干的
}

如图：

在swap函数的形参中，我们定义了两个指针ptr1、ptr2分别用来接收a和b的地址，通过*ptr1、*ptr2分别拿到值进行交换。在Go语言中，交换值还有更简洁的操作：*ptr1,*ptr2 = *ptr2,*ptr1，直接交换。

五、指针数组

说白了还是数组，只不过这个数组仅用来存放内存地址，也就有了一个书面术语——指针数组。
来看代码：

var arr = [3]int64 {1,2,3}
var ptrarr [3]*int64
for k,_ := range arr {
     ptrarr[k] = &arr[k]
}
fmt.Println("指针指向的内存地址有：", ptrarr)
fmt.Println("遍历指针数组的值：")
for k,_ := range ptrarr {
     fmt.Println(*ptrarr[k]);
}

上面代码定义了一个指针数组ptrarr，用于存放数组arr中的每一个元素的内存地址，然后通过ptrarr可以直接查看到值都是内存地址，通过*ptrarr[k]就可以获取到arr每一个元素的值。

有了指针，为什么还要有指针数组，因为数组（指针数组）在内存中的地址一般情况下都是连续分配的，比零散存放的变量（指针）查找存取更有效率，速度更快。

六、结构体指针

6.1 说白了还是指针，只不过这个指针是指向了一个结构体，
例如：

type Person struct {
    name string
    sex rune //rune等同于int32
    height uint8
}

var ouyang Person
ouyang.name = "欧阳"
ouyang.sex = '男'
ouyang.height = 175
//也可以这样赋值：ouyang := Person("欧阳", '男', 175)

var ptr1 *Person //定义结构体指针，格式：var 指针名称 *结构体名
ptr1 = &ouyang
fmt.Println((*ptr1).name, ptr1.name)

从以上代码可以得出，定义结构体指针分四步：
1、定义结构体类型
2、定义指针
3、实例化结构体
4、指针指向结构体实例

与指向变量或数组的指针不一样的地方在于，多了一种读取方式：Go提供了一种隐式解引用特性，可以直接用指针名.结构字段的形式访问值，如上面代码：(*ptr1).name或ptr1.name都可以获取到值。

6.2 也可以将结构体指针作为函数参数

func main()  {
    type Person struct {
        name string
        sex rune //rune等同于int32
        height uint8
    }
    var ouyang Person
    ouyang.name = "欧阳"
    ouyang.sex = '男'
    ouyang.height = 175
    printPerson(&ouyang)
}

func printPerson(ptr1 *Person)  {
    fmt.Println(ptr1.name, ptr1.sex, ptr1.height)
}

总结

在学校学习C语言的时候，指针没学好，所以有些阴影，本文试着用简单的代码来理解GO的指针，希望给自己加深印象。不同于 C 语言，Golang 的指针是单独的类型，而不是 C 语言中的 int 类型，而且也不能对指针做整数运算。传递指针给函数不但可以节省内存（因为没有复制变量的值），而且赋予了函数直接修改外部变量的能力。