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15 - 指针
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上一节：[第十四篇 字符串](/docs/golang_tutorial_14.md)
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下一节：[第十六篇 结构体](/docs/golang_tutorial_16.md)
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这是本Golang系列教程的第15篇。我们将学习 Go 语言中指针的作用，并且将 Go 指针与其他语言（如 C/C++）的指针进行区分。
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## 什么是指针？
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指针是存储一个变量的内存地址的变量。
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在上图中，变量 `b` 的值是 `156`，存储在地址为 `0x1040a124` 的内存中。变量 `a` 存储了变量 `b` 的地址，也可以说 `a` 指向 `b`。
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## 指针的声明
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指向类型 `T` 的指针用 `*T` 表示。
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让我们写一些代码。
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```golang
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package main
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import (
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"fmt"
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)
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func main() {
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b := 255
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var a *int = &b
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fmt.Printf("Type of a is %T\n", a)
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fmt.Println("address of b is", a)
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}
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```
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`&` 操作符用来获取一个变量的地址。在上面的程序中，第 9 行我们将 `b` 的地址赋给 `a`（`a` 的类型为 `*int`）。现在我们说 `a` 指向了 `b`。当我们打印 `a` 的值时，`b` 的地址将会被打印出来。程序的输出为：
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```
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Type of a is *int
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address of b is 0x1040a124
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```
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你可能得到的是一个不同的 `b` 的地址，因为 `b` 可能被存储在内存的任意一个地方。
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## 指针的空值
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指针的空值为 `nil`。
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```golang
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package main
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import (
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"fmt"
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)
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func main() {
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a := 25
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var b *int
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if b == nil {
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fmt.Println("b is", b)
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b = &a
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fmt.Println("b after initialization is", b)
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}
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}
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```
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'b' 首先被初始化为 `nil`，之后被赋值为 `a` 的地址，程序输出为：
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```golang
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b is <nil>
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b after initialization is 0x1040a124
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```
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## 利用 `new` 函数创建指针
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Go 还提供一个实用的函数 `new` 来创建指针。`new` 函数接收一个类型，并返回一个该类型的空值指针。
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我们来看一个实例：
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```golang
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package main
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import (
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"fmt"
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)
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func main() {
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size := new(int)
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fmt.Printf("Size value is %d, type is %T, address is %v\n", *size, size, size)
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*size = 85
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fmt.Println("New size value is", *size)
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}
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```
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上面的程序中，我们在第 8 行利用 `new` 函数创建了一个指向 `int` 类型的指针。由于 `int` 类型的空值为 `0`，变量 `size` 是一个指向 `0` 的整数指针（`*int` 类型）。
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程序输出：
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```golang
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Size value is 0, type is *int, address is 0x414020
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New size value is 85
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```
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## 指针的间接引用
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间接引用（dereference）指针就是获取指针所指向的变量的值。间接引用 `a` 的语句是 `*a`。例如：
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```golang
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package main
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import (
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"fmt"
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)
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func main() {
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b := 255
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a := &b
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fmt.Println("address of b is", a)
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fmt.Println("value of b is", *a)
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}
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```
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在第 10 行，我们间接引用了 `a` 并打印了它的值，也就是 `b` 的值。程序输出为：
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```golang
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address of b is 0x1040a124
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value of b is 255
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```
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我们再编写一个利用指针改变变量 `b` 的值的程序：
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```golang
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package main
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import (
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"fmt"
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)
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func main() {
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b := 255
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a := &b
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fmt.Println("address of b is", a)
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fmt.Println("value of b is", *a)
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*a++
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fmt.Println("new value of b is", b)
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}
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```
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在第 12 行，我们将 `a` 所指向的值加上了 1，也就是改变了 `b` 的值（因为 `a` 指向 `b`）。因此 `b` 变成了256，程序输出：
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```golang
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address of b is 0x1040a124
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value of b is 255
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new value of b is 256
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```
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## 将指针传入函数
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```golang
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package main
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import (
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"fmt"
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)
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func change(val *int) {
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*val = 55
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}
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func main() {
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a := 58
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fmt.Println("value of a before function call is",a)
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b := &a
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change(b)
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fmt.Println("value of a after function call is", a)
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}
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```
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在第 14 行，我们将存有 `a` 的地址的指针 `b` 传入了 `change` 函数。`change` 函数通过间接引用的方法改变了 `a` 的值，程序输出：
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```golang
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value of a before function call is 58
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value of a after function call is 55
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```
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## 从函数中返回指针
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从函数中返回一个局部变量的指针是完全可以的，Go 语言的编译器会将这个变量分配到堆中。
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```golang
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package main
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import (
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"fmt"
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)
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func hello() *int {
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i := 5
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return &i
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}
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func main() {
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d := hello()
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fmt.Println("Value of d", *d)
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}
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```
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在第 9 行中，我们从 `hello` 函数中返回了局部变量 `i` 的地址。 **该操作在 C/C++ 等语言中是未定义的，因为一旦 `hello` 函数执行“返回”之后，变量 `i` 就不再存在于当前域（scope）内了。但是在 Go 语言中，编译器会进行“逃逸分析”（escape analysis）并且在地址离开当前域时将 `i` 分配到堆中。** 因此这一程序可以运行，输出为：
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```golang
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Value of d 5
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```
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## 不要将指向数组的指针传入函数中！要用切片
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假设我们想要在一个函数内部对一个数组进行更改，一种实现方法是将一个指向数组的指针传入函数。
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```golang
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package main
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import (
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"fmt"
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)
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func modify(arr *[3]int) {
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(*arr)[0] = 90
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}
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func main() {
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a := [3]int{89, 90, 91}
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modify(&a)
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fmt.Println(a)
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}
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```
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在第 13 行，我们将数组 `a` 的地址传入 `modify` 函数。在第 8 行，`modify` 函数内，我们间接引用了 `arr` 并且将数组的第一个元素改为 `90`。这个程序会输出：`[90 90 91]`。
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**a[x] 是 (\*a)[x] 的简写形式，所以上面程序中的 (\*arr)[0] 可以被 arr[0] 代替。** 我们用简写方法重写这个程序：
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```golang
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package main
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import (
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"fmt"
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)
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func modify(arr *[3]int) {
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arr[0] = 90
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}
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func main() {
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a := [3]int{89, 90, 91}
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modify(&a)
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fmt.Println(a)
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}
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```
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这个程序也会输出：`[90 90 91]`。
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**尽管我们可以通过将指向数组的指针传入函数中来对数组进行修改，但是这在 Go 语言中并不是地道的方式，我们应该用切片来解决这类问题。**
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我们用切片来重写之前的程序：
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```golang
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package main
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import (
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"fmt"
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)
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func modify(sls []int) {
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sls[0] = 90
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}
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func main() {
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a := [3]int{89, 90, 91}
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modify(a[:])
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fmt.Println(a)
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|
}
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```
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在第 13 行，我们将一个切片传入了 `modify` 函数，这个函数将切片的第一个元素改为 `90`，程序输出仍然是：`[90 90 91]`。 **因此，不要再把指向数组的指针传入函数了，应该使用的是切片 :)**
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## Go 不支持指针的算术运算
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不像 C/C++ 中的指针可以进行算术运算，Go 语言并不支持指针算术运算。
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```golang
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package main
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func main() {
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b := [...]int{109, 110, 111}
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p := &b
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p++
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}
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```
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上面的程序会出现编译错误：`main.go:6: invalid operation: p++ (non-numeric type *[3]int)`。
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我（原文作者）在 [github](https://github.com/golangbot/pointers) 上创建了一个简单的小程序，包含了我们这次所学的全部内容。
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