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http://studygolang.com/articles/9357
本文來(lái)自：鳥窩

感謝作者：smallnest

查看原文：[]T 還是 []*T, 這是一個(gè)問(wèn)題全面分析Go語(yǔ)言中的類型和類型指針的抉擇

在編程語(yǔ)言深入討論中，經(jīng)常被大家提起也是爭(zhēng)論最多的討論之一就是按值(by value)還是按引用傳遞(by reference， by pointer)，你可以在C/C++或者Java的社區(qū)經(jīng)常看到這樣的討論，也會(huì)看到很多這樣的面試題。

對(duì)于Go語(yǔ)言，嚴(yán)格意義上來(lái)講，只有一種傳遞，也就是按值傳遞(by value)。當(dāng)一個(gè)變量當(dāng)作參數(shù)傳遞的時(shí)候，會(huì)創(chuàng)建一個(gè)變量的副本，然后傳遞給函數(shù)或者方法，你可以看到這個(gè)副本的地址和變量的地址是不一樣的。

當(dāng)變量當(dāng)做指針被傳遞的時(shí)候，一個(gè)新的指針被創(chuàng)建，它指向變量指向的同樣的內(nèi)存地址，所以你可以將這個(gè)指針看成原始變量指針的副本。當(dāng)這樣理解的時(shí)候，我們就可以理解成Go總是創(chuàng)建一個(gè)副本按值轉(zhuǎn)遞，只不過(guò)這個(gè)副本有時(shí)候是變量的副本，有時(shí)候是變量指針的副本。

這是Go語(yǔ)言中你理解后續(xù)問(wèn)題的基礎(chǔ)。

但是Go語(yǔ)言的情況比較復(fù)雜，我們什么時(shí)候選擇 T 作為參數(shù)類型，什么時(shí)候選擇 *T作為參數(shù)類型？ []T是傳遞的指針還是值？選擇[]T還是[]*T? 哪些類型復(fù)制和傳遞的時(shí)候會(huì)創(chuàng)建副本？什么情況下會(huì)發(fā)生副本創(chuàng)建？

本文將詳細(xì)介紹Go語(yǔ)言的變量的副本創(chuàng)建還是變量指針的副本創(chuàng)建的case以及各種類型在這些case的情況。

副本的創(chuàng)建

前面已經(jīng)講到，T類型的變量和*T類型的變量在當(dāng)做函數(shù)或者方法的參數(shù)時(shí)會(huì)傳遞它的副本。我們先看看例子。

T的副本創(chuàng)建

首先看一下參數(shù)類型為T的函數(shù)調(diào)用的情況：

package main
import "fmt"
type Bird struct {
	Age  int
	Name string
}
func passV(b Bird) {
	b.Age++
	b.Name = "Great" + b.Name
	fmt.Printf("傳入修改后的Bird:\t %+v, \t內(nèi)存地址：%p\n", b, &b)
}
func main() {
	parrot := Bird{Age: 1, Name: "Blue"}
	fmt.Printf("原始的Bird:\t\t %+v, \t\t內(nèi)存地址：%p\n", parrot, &parrot)
	passV(parrot)
	fmt.Printf("調(diào)用后原始的Bird:\t %+v, \t\t內(nèi)存地址：%p\n", parrot, &parrot)
}

運(yùn)行后輸入結(jié)果(每次運(yùn)行指針的值可能不同):

1
2
3

原始的Bird:		 {Age:1 Name:Blue}, 		內(nèi)存地址：0xc420012260
傳入修改后的Bird:	 {Age:2 Name:GreatBlue}, 	內(nèi)存地址：0xc4200122c0
調(diào)用后原始的Bird:	 {Age:1 Name:Blue}, 		內(nèi)存地址：0xc420012260

可以看到，在T類型作為參數(shù)的時(shí)候，傳遞的參數(shù)parrot會(huì)將它的副本(內(nèi)存地址0xc4200122c0)傳遞給函數(shù)passV,在這個(gè)函數(shù)內(nèi)對(duì)參數(shù)的改變不會(huì)影響原始的對(duì)象。

*T的副本創(chuàng)建

修改上面的例子，將函數(shù)的參數(shù)類型由T改為*T:

package main
import "fmt"
type Bird struct {
	Age  int
	Name string
}
func passP(b *Bird) {
	b.Age++
	b.Name = "Great" + b.Name
	fmt.Printf("傳入修改后的Bird:\t %+v, \t內(nèi)存地址：%p, 指針的內(nèi)存地址: %p\n", *b, b, &b)
}
func main() {
	parrot := &Bird{Age: 1, Name: "Blue"}
	fmt.Printf("原始的Bird:\t\t %+v, \t\t內(nèi)存地址：%p, 指針的內(nèi)存地址: %p\n", *parrot, parrot, &parrot)
	passP(parrot)
	fmt.Printf("調(diào)用后原始的Bird:\t %+v, \t內(nèi)存地址：%p, 指針的內(nèi)存地址: %p\n", *parrot, parrot, &parrot)
}

運(yùn)行后輸出結(jié)果：

1
2
3

原始的Bird:		 {Age:1 Name:Blue}, 		內(nèi)存地址：0xc420076000, 指針的內(nèi)存地址: 0xc420074000
傳入修改后的Bird:	 {Age:2 Name:GreatBlue}, 	內(nèi)存地址：0xc420076000, 指針的內(nèi)存地址: 0xc420074010
調(diào)用后原始的Bird:	 {Age:2 Name:GreatBlue}, 	內(nèi)存地址：0xc420076000, 指針的內(nèi)存地址: 0xc420074000

可以看到在函數(shù)passP中，參數(shù)p是一個(gè)指向Bird的指針，傳遞參數(shù)給它的時(shí)候會(huì)創(chuàng)建指針的副本(0xc420074010)，只不過(guò)指針0xc420074000和0xc420074010都指向內(nèi)存地址0xc420076000。函數(shù)內(nèi)對(duì)*T的改變顯然會(huì)影響原始的對(duì)象，因?yàn)樗菍?duì)同一個(gè)對(duì)象的操作。

當(dāng)然，一位對(duì)Go有深入了解的讀者都已經(jīng)對(duì)這個(gè)知識(shí)有所了解，也明白了T和*T作為參數(shù)的時(shí)候副本創(chuàng)建的不同。

如何選擇 `T` 和 `*T`

在定義函數(shù)和方法的時(shí)候，作為一位資深的Go開(kāi)發(fā)人員，一定會(huì)對(duì)函數(shù)的參數(shù)和返回值定義成T和*T深思熟慮，有些情況下可能還會(huì)有些苦惱。
那么什么時(shí)候才應(yīng)該把參數(shù)定義成類型T,什么情況下定義成類型*T呢。

一般的判斷標(biāo)準(zhǔn)是看副本創(chuàng)建的成本和需求。

不想變量被修改。如果你不想變量被函數(shù)和方法所修改，那么選擇類型T。相反，如果想修改原始的變量，則選擇*T
如果變量是一個(gè)大的struct或者數(shù)組，則副本的創(chuàng)建相對(duì)會(huì)影響性能，這個(gè)時(shí)候考慮使用*T，只創(chuàng)建新的指針，這個(gè)區(qū)別是巨大的
(不針對(duì)函數(shù)參數(shù)，只針對(duì)本地變量／本地變量)對(duì)于函數(shù)作用域內(nèi)的參數(shù)，如果定義成T,Go編譯器盡量將對(duì)象分配到棧上，而*T很可能會(huì)分配到對(duì)象上，這對(duì)垃圾回收會(huì)有影響

什么時(shí)候發(fā)生副本創(chuàng)建

上面舉的例子都是作為函數(shù)參數(shù)時(shí)發(fā)生的副本的創(chuàng)建，還有很多情況下會(huì)發(fā)生副本的創(chuàng)建，甚至有些“隱蔽”的情況。
編程的時(shí)候如何小心這些情況呢，一條原則就是：

A go assignment is a copy of the value itself
賦值的時(shí)候就會(huì)創(chuàng)建對(duì)象副本

Assignment的語(yǔ)法表達(dá)式如下：

Assignment = ExpressionList assign_op ExpressionList .
assign_op = [ add_op | mul_op ] "=" .

Each left-hand side operand must be addressable, a map index expression, or (for = assignments only) the blank identifier. Operands may be parenthesized.

最常見(jiàn)的case

最常見(jiàn)的賦值的例子是對(duì)變量的賦值，包括函數(shù)內(nèi)和函數(shù)外:

package main
import "fmt"
type Bird struct {
	Age  int
	Name string
}
type Parrot struct {
	Age  int
	Name string
}
var parrot1 = Bird{Age: 1, Name: "Blue"}
var parrot2 = parrot1
func main() {
	fmt.Printf("parrot1:\t\t %+v, \t\t內(nèi)存地址：%p\n", parrot1, &parrot1)
	fmt.Printf("parrot2:\t\t %+v, \t\t內(nèi)存地址：%p\n", parrot2, &parrot2)
	parrot3 := parrot1
	fmt.Printf("parrot2:\t\t %+v, \t\t內(nèi)存地址：%p\n", parrot3, &parrot3)
	parrot4 := Parrot(parrot1)
	fmt.Printf("parrot4:\t\t %+v, \t\t內(nèi)存地址：%p\n", parrot4, &parrot4)
}

輸出結(jié)果:

parrot1:		 {Age:1 Name:Blue}, 		內(nèi)存地址：0xfa0a0
parrot2:		 {Age:1 Name:Blue}, 		內(nèi)存地址：0xfa0c0
parrot2:		 {Age:1 Name:Blue}, 		內(nèi)存地址：0xc42007e0c0
parrot4:		 {Age:1 Name:Blue}, 		內(nèi)存地址：0xc42007e100

可以看到這幾個(gè)變量的內(nèi)存地址都不相同，說(shuō)明發(fā)生了賦值。

map、slice和數(shù)組

slice，map和數(shù)組在初始化和按索引設(shè)置的時(shí)候也會(huì)創(chuàng)建副本:

package main
import "fmt"
type Bird struct {
	Age  int
	Name string
}
var parrot1 = Bird{Age: 1, Name: "Blue"}
func main() {
	fmt.Printf("parrot1:\t\t %+v, \t\t內(nèi)存地址：%p\n", parrot1, &parrot1)
	//slice
	s := []Bird{parrot1}
	s = append(s, parrot1)
	parrot1.Age = 3
	fmt.Printf("parrot2:\t\t %+v, \t\t內(nèi)存地址：%p\n", s[0], &(s[0]))
	fmt.Printf("parrot3:\t\t %+v, \t\t內(nèi)存地址：%p\n", s[1], &(s[1]))
	parrot1.Age = 1
	//map
	m := make(map[int]Bird)
	m[0] = parrot1
	parrot1.Age = 4
	fmt.Printf("parrot4:\t\t %+v\n", m[0])
	parrot1.Age = 5
	parrot5 := m[0]
	fmt.Printf("parrot5:\t\t %+v, \t\t內(nèi)存地址：%p\n", parrot5, &parrot5)
	parrot1.Age = 1
	//array
	a := [2]Bird{parrot1}
	parrot1.Age = 6
	fmt.Printf("parrot6:\t\t %+v, \t\t內(nèi)存地址：%p\n", a[0], &a[0])
	parrot1.Age = 1
	a[1] = parrot1
	parrot1.Age = 7
	fmt.Printf("parrot7:\t\t %+v, \t\t內(nèi)存地址：%p\n", a[1], &a[1])
}

輸出結(jié)果

parrot1:		 {Age:1 Name:Blue}, 		內(nèi)存地址：0xfa0a0
parrot2:		 {Age:1 Name:Blue}, 		內(nèi)存地址：0xc4200160f0
parrot3:		 {Age:1 Name:Blue}, 		內(nèi)存地址：0xc420016108
parrot4:		 {Age:1 Name:Blue}
parrot5:		 {Age:1 Name:Blue}, 		內(nèi)存地址：0xc420012320
parrot6:		 {Age:1 Name:Blue}, 		內(nèi)存地址：0xc420016120
parrot7:		 {Age:1 Name:Blue}, 		內(nèi)存地址：0xc420016138

可以看到 slice/map/數(shù)組的元素全是原始變量的副本，副本。

for－range循環(huán)

for-range循環(huán)也是將元素的副本賦值給循環(huán)變量，所以變量得到的是集合元素的副本。

package main
import "fmt"
type Bird struct {
	Age  int
	Name string
}
var parrot1 = Bird{Age: 1, Name: "Blue"}
func main() {
	fmt.Printf("parrot1:\t\t %+v, \t\t內(nèi)存地址：%p\n", parrot1, &parrot1)
	//slice
	s := []Bird{parrot1, parrot1, parrot1}
	s[0].Age = 1
	s[1].Age = 2
	s[2].Age = 3
	parrot1.Age = 4
	for i, p := range s {
		fmt.Printf("parrot%d:\t\t %+v, \t\t內(nèi)存地址：%p\n", (i + 2), p, &p)
	}
	parrot1.Age = 1
	//map
	m := make(map[int]Bird)
	parrot1.Age = 1
	m[0] = parrot1
	parrot1.Age = 2
	m[1] = parrot1
	parrot1.Age = 3
	m[2] = parrot1
	parrot1.Age = 4
	for k, v := range m {
		fmt.Printf("parrot%d:\t\t %+v, \t\t內(nèi)存地址：%p\n", (k + 2), v, &v)
	}
	parrot1.Age = 4
	//array
	a := [...]Bird{parrot1, parrot1, parrot1}
	a[0].Age = 1
	a[1].Age = 2
	a[2].Age = 3
	parrot1.Age = 4
	for i, p := range a {
		fmt.Printf("parrot%d:\t\t %+v, \t\t內(nèi)存地址：%p\n", (i + 2), p, &p)
	}
}

輸出結(jié)果

parrot1:		 {Age:1 Name:Blue}, 		內(nèi)存地址：0xfb0a0
parrot2:		 {Age:1 Name:Blue}, 		內(nèi)存地址：0xc4200122a0
parrot3:		 {Age:2 Name:Blue}, 		內(nèi)存地址：0xc4200122a0
parrot4:		 {Age:3 Name:Blue}, 		內(nèi)存地址：0xc4200122a0
parrot2:		 {Age:1 Name:Blue}, 		內(nèi)存地址：0xc420012320
parrot3:		 {Age:2 Name:Blue}, 		內(nèi)存地址：0xc420012320
parrot4:		 {Age:3 Name:Blue}, 		內(nèi)存地址：0xc420012320
parrot2:		 {Age:1 Name:Blue}, 		內(nèi)存地址：0xc4200123a0
parrot3:		 {Age:2 Name:Blue}, 		內(nèi)存地址：0xc4200123a0
parrot4:		 {Age:3 Name:Blue}, 		內(nèi)存地址：0xc4200123a0

注意循環(huán)變量是重用的，所以你看到它們的地址是相同的。

channel

往channel中send對(duì)象的時(shí)候也會(huì)創(chuàng)建對(duì)象的副本:

package main
import "fmt"
type Bird struct {
	Age  int
	Name string
}
var parrot1 = Bird{Age: 1, Name: "Blue"}
func main() {
	ch := make(chan Bird, 3)
	fmt.Printf("parrot1:\t\t %+v, \t\t內(nèi)存地址：%p\n", parrot1, &parrot1)
	ch <- parrot1
	parrot1.Age = 2
	ch <- parrot1
	parrot1.Age = 3
	ch <- parrot1
	parrot1.Age = 4
	p := <-ch
	fmt.Printf("parrot%d:\t\t %+v, \t\t內(nèi)存地址：%p\n", 2, p, &p)
	p = <-ch
	fmt.Printf("parrot%d:\t\t %+v, \t\t內(nèi)存地址：%p\n", 3, p, &p)
	p = <-ch
	fmt.Printf("parrot%d:\t\t %+v, \t\t內(nèi)存地址：%p\n", 4, p, &p)
}

輸出結(jié)果：

parrot1:		 {Age:1 Name:Blue}, 		內(nèi)存地址：0xfa0a0
parrot2:		 {Age:1 Name:Blue}, 		內(nèi)存地址：0xc4200122a0
parrot3:		 {Age:2 Name:Blue}, 		內(nèi)存地址：0xc4200122a0
parrot4:		 {Age:3 Name:Blue}, 		內(nèi)存地址：0xc4200122a0

函數(shù)參數(shù)和返回值

將變量作為參數(shù)傳遞給函數(shù)和方法會(huì)發(fā)生副本的創(chuàng)建。
對(duì)于返回值，將返回值賦值給其它變量或者傳遞給其它的函數(shù)和方法，就會(huì)創(chuàng)建副本。

Method Receiver

因?yàn)榉椒?method)最終會(huì)產(chǎn)生一個(gè)receiver作為第一個(gè)參數(shù)的函數(shù)(參看規(guī)范)，所以就比較好理解method receiver的副本創(chuàng)建的規(guī)則了。
當(dāng)receiver為T類型時(shí)，會(huì)發(fā)生創(chuàng)建副本，調(diào)用副本上的方法。
當(dāng)receiver為*T類型時(shí),只是會(huì)創(chuàng)建對(duì)象的指針，不創(chuàng)建對(duì)象的副本，方法內(nèi)對(duì)receiver的改動(dòng)會(huì)影響原始值。

不同類型的副本創(chuàng)建

bool,數(shù)值和指針

bool和數(shù)值類型一般不必考慮指針類型，原因在于這些對(duì)象很小，創(chuàng)建副本的開(kāi)銷可以忽略。只有你在想修改同一個(gè)變量的值的時(shí)候才考慮它們的指針。

指針類型就不用多說(shuō)了，和數(shù)值類型類似。

數(shù)組

數(shù)組是值類型，賦值的時(shí)候會(huì)發(fā)生原始數(shù)組的復(fù)制，所以對(duì)于大的數(shù)組的參數(shù)傳遞和賦值，一定要慎重。

package main
import "fmt"
func main() {
	a1 := [3]int{1, 2, 3}
	fmt.Printf("a1:\t\t %+v, \t\t內(nèi)存地址：%p\n", a1, &a1)
	a2 := a1
	a1[0] = 4
	a1[1] = 5
	a1[2] = 6
	fmt.Printf("a2:\t\t %+v, \t\t內(nèi)存地址：%p\n", a2, &a2)
}

輸出

1 2	a1: [1 2 3], 內(nèi)存地址：0xc420012260 a2: [1 2 3], 內(nèi)存地址：0xc4200122c0

對(duì)于[...]T和[...]*T的區(qū)別，我想你也應(yīng)該清楚了，[...]*T創(chuàng)建的副本的元素時(shí)元數(shù)組元素指針的副本。

map、slice 和 channel

網(wǎng)上一般說(shuō)，這三種類型都是指向指針類型，指向一個(gè)底層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
因此呢，在定義類型的時(shí)候就不必定義成*T了。

當(dāng)然你可以這么認(rèn)為，不過(guò)我認(rèn)為這是不準(zhǔn)確的，比如slice,其實(shí)你可以看成是SliceHeader對(duì)象，只不過(guò)它的數(shù)據(jù)Data是一個(gè)指針，所以它的副本的創(chuàng)建對(duì)性能的影響可以忽略。

字符串

string類型類似slice,它等價(jià)StringHeader。所以很多情況下會(huì)用｀unsafe.Pointer｀與[]byte類型進(jìn)行更有效的轉(zhuǎn)換，因?yàn)橹苯舆M(jìn)行類型轉(zhuǎn)換string([]byte)會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)的復(fù)制。

字符串比較特殊，它的值不能修改，任何想對(duì)字符串的值做修改都會(huì)生成新的字符串。

大部分情況下你不需要定義成*string。唯一的例外你需要 nil值的時(shí)候。我們知道，類型string的空值/缺省值為"",但是如果你需要nil，你就必須定義*string。舉個(gè)例子，在對(duì)象序列化的時(shí)候""和nil表示的意義是不一樣的，""表示字段存在，只不過(guò)字符串是空值，而nil表示字段不存在。

函數(shù)

函數(shù)也是一個(gè)指針類型，對(duì)函數(shù)對(duì)象的賦值只是又創(chuàng)建了一個(gè)對(duì)次函數(shù)對(duì)象的指針。

package main
import "fmt"
func main() {
	f1 := func(i int) {}
	fmt.Printf("f1:\t\t %+v, \t\t內(nèi)存地址：%p\n", f1, &f1)
	f2 := f1
	fmt.Printf("f2:\t\t %+v, \t\t內(nèi)存地址：%p\n", f2, &f2)
}

輸出結(jié)果:

1 2	f1: 0x2200, 內(nèi)存地址：0xc420028020 f2: 0x2200, 內(nèi)存地址：0xc420028030

參考文檔

https://www.reddit.com/r/golang/comments/5lheyg/returning_t_vs_t/?
https://github.com/google/go-github/issues/180
http://openmymind.net/Things-I-Wish-Someone-Had-Told-Me-About-Go/
http://goinbigdata.com/golang-pass-by-pointer-vs-pass-by-value/
https://groups.google.com/forum/#!topic/golang-nuts/__BPVgK8LN0
https://golang.org/ref/spec
https://golang.org/doc/faq
https://golang.org/doc/effective_go.html
https://nathanleclaire.com/blog/2014/08/09/dont-get-bitten-by-pointer-vs-non-pointer-method-receivers-in-golang/
https://dhdersch.github.io/golang/2016/01/23/golang-when-to-use-string-pointers.html
https://dave.cheney.net/2016/03/19/should-methods-be-declared-on-t-or-t
http://colobu.com/2016/10/28/When-are-function-parameters-passed-by-value/

posted on 2017-02-09 09:26 思月行云閱讀(241) 評(píng)論(0) 編輯收藏引用所屬分類: Golang

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如何選擇 `T` 和 `*T`