数据类型篇（十一）：指针的概念和基本使用

指针概述

我们知道，变量的本质对一块内存空间的命名，可以通过引用变量名来使用这块内存空间存储的值，而指针的含义则指向存储这些变量值的内存地址。和 PHP、Java 不同，Go 语言支持指针，如果一个变量是指针类型的，那么就可以用这个变量来存储指针类型的值：

a := 100
var ptr *int
ptr = &a
fmt.Println(ptr)
fmt.Println(*ptr)

如上，ptr 就是一个指针类型，表示指向存储 int 类型值的指针。我们可以通过 *ptr 获取指针指向内存地址存储的变量值（我们通常将这种引用称作「间接引用」），ptr 本身是一个内存地址值（通过 &a 可以获取变量 a 所在的内存地址），所以上述代码打印结果是：

0xc0000a2000
100

你可能记得 PHP 中也有类似通过 & 进行引用传值的用法（数组传值需要，对象传值不需要，因为对象本身是引用类型），其实这种用法的本质也是指针，只不过 PHP 的语言级别屏蔽了指针的概念而已。

Go 语言之所以引入指针类型，主要基于两点考虑，一个是为程序员提供操作变量对应内存数据结构的能力；另一个是为了提高程序的性能（指针可以直接指向某个变量值的内存地址，可以极大节省内存空间，操作效率也更高），这在系统编程、操作系统或者网络应用中是不容忽视的因素。

指针在 Go 语言中有两个使用场景：

• 类型指针
• 数组切片

作为类型指针时，允许对这个指针类型的数据进行修改指向其它内存地址，传递数据时如果使用指针则无须拷贝数据从而节省内存空间，此外和 C 语言中的指针不同，Go 语言中的类型指针不能进行偏移和运算，因此更为安全。

数组切片我们前面已经介绍过，由指向起始元素的原始指针、元素数量和容量组成，所以切片与数组不同，是引用类型，而非值类型。

指针的基本使用

下面我们以一个简单的示例代码来演示 Go 语言中指针的基本使用。

指针类型的声明和初始化

指针变量在传值时之所以可以节省内存空间，是因为指针指向的内存地址的大小是固定的，在 32 位机器上占 4 个字节，在 64 位机器上占 8 个字节，这与指针指向内存地址存储的值类型无关。

关于指针类型的声明我们在开头已经演示过，这里我们再回头看下这段代码：

var ptr *int
fmt.Println(ptr)

a := 100
ptr = &a
fmt.Println(ptr)
fmt.Println(*ptr)

当指针被声明后，没有指向任何变量内存地址时，它的零值是 nil，然后我们可以通过在给定变量前加上取地址符 & 获取变量对应的内存地址将其赋值给声明的指针类型，这样，就是对指针的初始化了，然后我们可以通过在指针类型前加上间接引用符 * 获取指针指向内存空间存储的变量值。当然，我们也可以通过 := 对指针进行初始化：

a := 100
ptr := &a
fmt.Printf("%p\n", ptr)
fmt.Printf("%d\n", *ptr)

底层会自动判断指针的类型，在格式化输出时，可以通过 %p 来标识指针类型。

通过指针传值

我们再来看一个通过指针传值的示例，通过指针传值就类似于 PHP 中通过引用传值，这样做的好处是节省内存空间，此外还可以在调用函数中实现对变量值的修改，因为直接修改的是指针指向内存地址上存储的变量值，而不是值拷贝。

为了体现出区别，我们先看不使用指针的值拷贝示例：

func swap(a, b int)  {
    a, b = b, a
    fmt.Println(a, b)
}

func main() {
    a := 1
    b := 2
    swap(a, b)
    fmt.Println(a, b)
}

上述代码的打印结果是：

2 1
1 2

下面我们通过指针传值来重构上述代码：

func swap(a, b *int)  {
    *a, *b = *b, *a
    fmt.Println(*a, *b)
}

func main() {
    a := 1
    b := 2
    swap(&a, &b)
    fmt.Println(a, b)
}

上述代码的打印结果是

2 1
2 1

因为这次，我们是通过指针传值的（&a、&b 都是指针，只不过我们没有显示声明而已），直接会对内存地址存储变量值进行交换操作，而主函数中的 a、b 变量仅仅是对应内存存储空间的别名而已，所以调用完 swap 函数后，它们所对应的内存空间存储值已经交换过来了。