Golang 中该使用指针类型还是值类型？

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使用 Golang 的开发者都知道，Go 语言里有指针的概念，它比 C++ 的指针要简单的多，同时你需要记住一个概念：Go 语言是 值传递。我们今天探讨的是在编码的时候到底该使用指针呢还是值类型？在作为参数和返回值的时候该如何去使用？两种传递方式有什么区别？

基础概念

值类型和引用类型

这幅图中展示了常用的值类型和引用类型（引用类型和传引用是两个概念）。在左边是我们常用的一些值类型，函数调用时需要使用指针修改底层数据；而右边是“引用类型”，我们可以理解为它们的底层都是指针类型，所以右边的类型在使用的时候会有些不同，下文中会举例说明。

举个栗子

type Foo struct {
    Name string
}

var bar = "hello biezhi"

// -------------方法返回值----------------
func returnValue() string {
    return bar
}

func returnPoint() *string {
    return &bar
}

// --------------方法入参-----------------
func modifyNameByPoint(foo *Foo) {
    foo.Name = "emmmm " + foo.Name
}

func nameToUpper(foo Foo) string {
    foo.Name = strings.ToUpper(foo.Name)
    return foo.Name
}

// --------------实例方法-----------------
func (foo Foo) setName(name string) {
    foo.Name = name
}

func (foo *Foo) setNameByPoint(name string) {
    foo.Name = name
}

这里我列出了 3 组方法，分别是指针类型和值类型的示例。这几个方法在编写代码的过程中都会经常遇到，我们从使用者的维度和内存的视角来分析一下这几个方法：

使用区别

大部分人都在讨论函数的入参是指针还是值类型呢？我们先来看看第一组方法，返回值的情况：

s1 := returnValue()
s2 := returnPoint()

fmt.Printf("s1: %v \n", s1)   // s1: hello biezhi 
fmt.Printf("s2: %v \n", *s2)  // s2: hello biezhi

这两个方法一个返回了指针一个返回值类型，值类型是非 nil 的（在 Go 中所有的值类型都会有 初值），指针类型可以判断是否为 nil。 获取到的数据是相同的，不同之处在于取值的方式，指针类型需要使用 * 号读取数据。

下面尝试传递参数，分别是指针类型参数和值类型参数：

foo := Foo{Name:"biezhi"}
fmt.Println("foo.name:", foo.Name)          // foo.name: biezhi

modifyNameByPoint(&foo)
fmt.Println("foo.name:", foo.Name)          // foo.name: emmmm biezhi

fmt.Println("foo.name:", nameToUpper(foo))  // foo.name: EMMMM BIEZHI
fmt.Println("foo.name:", foo.Name)          // foo.name: emmmm biezhi

综上例子，我们可以看出 指针类型会修改指向的数据，值类型的数据只有在返回的时候被使用，不会修改底层数据。

Go 中是值传递，一个方法/函数总是获取这个传递的拷贝，只是有一个分配声明给这个参数分配这个数值。拷贝一个指针的值就做了这个指针的拷贝，而不是指针指向的数据（重点理解）。

内存变化

我们使用值类型和指针类型在内存的视角上会有什么不同之处吗？这将使得我们对这两个概念理解更加深入。

返回值的情况

var bar = "hello biezhi"
s1 := returnValue()
s2 := returnPoint()

fmt.Printf("bar: %v address: %p \n", bar, &bar) // 1
fmt.Printf("s1 : %v address: %p \n", s1, &s1)   // 2
fmt.Printf("s2 : %v address: %p \n", *s2, &s2)  // 3

// output
» bar: hello biezhi address: 0x115f480 
» s1 : hello biezhi address: 0xc00000e1e0 
» s2 : hello biezhi address: 0xc00000c030

从这个输出中可以看到数据都是一样的，这里使用 %p 输出一个指针的值（内存地址）都不同。第一个毋庸置疑是初始的内存地址，s1 是调用返回值类型的结果，s2 是返回指针类型的结果。照这样看的话好像返回指针还是值类型没有区别，地址都是新的。

来分析一下，首先 s1 的内存地址发生变化是因为方法参数被拷贝后产生了一份新的值给 s1，此时 s1 分配了新地址。对于 s2 也拷贝了一份新值，只不过这个值是 指针类型，所以在取数据的时候用了 *。

既然都分配了地址，到底使用值类型还是指针类型作为返回值，我的推荐是这样的：

方法参数情况

我们在 nameToUpper 中添加一句输出：

func nameToUpper(foo Foo) string {
    foo.Name = strings.ToUpper(foo.Name)
    fmt.Printf("nameToUpper foo: %v address: %p \n", foo, &foo) // 2
    return foo.Name
}

foo := Foo{Name:"biezhi"}
fmt.Printf("foo: %v address: %p \n", foo, &foo) // 1

nameToUpper(foo)
fmt.Printf("foo: %v address: %p \n", foo, &foo) // 3

// output
» foo: {biezhi} address: 0xc00000e1e0 
» nameToUpper foo: {BIEZHI} address: 0xc00000e200
» foo: {biezhi} address: 0xc00000e1e0

nameToUpper 接收值类型的参数，观察输出你会发现在外部的 foo 变量内存地址是没有发生变化的。

在方法内部接收这个 值类型变量 的时候，内存地址和外面不同，这意味着 Go 会将这个值类型参数作为一个拷贝传递过去，在方法内部的改变都不会影响到外面的变量。

如果方法接收一个指针类型呢？来试试 modifyNameByPoint 方法：

func modifyNameByPoint(foo *Foo) {
    fmt.Printf("modifyNameByPoint foo: %v address: %p \n", foo, &foo) // 2
    foo.Name = "emmmm " + foo.Name
}

foo := &Foo{Name:"biezhi"}
fmt.Printf("foo: %v address: %p \n", foo, &foo) // 1

modifyNameByPoint(foo)
fmt.Printf("foo: %v address: %p \n", foo, &foo) // 3

// output
» foo: &{biezhi} address: 0xc00000c028 
» modifyNameByPoint foo: &{biezhi} address: 0xc00000c038 
» foo: &{emmmm biezhi} address: 0xc00000c028

可以看到，数据被修改了，因为传递的是指针；内存地址没有发生变化，作为入参的 foo 在方法内部的地址也是一份新的拷贝，这一点和前面返回值是相同的（0xc00000c028 和 0xc00000c038 指向同一份数据）。

Receiver Type

如果你编写 Java 代码的话经常会看到这样的代码

public class Bar {
    String name;
    public void setName(String name){
        this.name = name;
    }
}

可以看到这里有 this 关键字，在 Go 中是没有的，这里的 this 可以调用当前对象的成员变量和实例方法，当使用 this 修改了成员变量就相当于在 Go 中使用了指针，看看下面的 Go 代码：

func (foo *Foo) setNameByPoint(name string) {
    foo.Name = name
}

func (foo Foo) setName(name string) {
    foo.Name = name
}

Go 中想要为结构体定义属于自己的方法就使用如上的两种方式，这两个方法在 Go 中称为 Receiver Type（接受者类型），可以使用结构体变量调用，我们今天只讨论结构体这种情况，来看看这两个方法有什么不同：

foo := Foo{Name:"biezhi"}
foo.setName("2333")
fmt.Println("foo.Name:", foo.Name)  // foo.Name: biezhi

foo.setNameByPoint("2333")
fmt.Println("foo.Name:", foo.Name)  // foo.Name: 2333

根据输出发现一个结构体，如果不使用指针类型的时候值是不会被修改的。这点也很容易理解，在 setName 方法中 foo 变量被作为值传递，所以如果这时候输出 foo 的内存地址会发现和外面调用的是不一样的，来看看：

func (foo Foo) setName(name string) {
    fmt.Printf("setName: %v address: %p \n", foo, &foo) // 2
    foo.Name = name
}

func (foo *Foo) setNameByPoint(name string) {
    fmt.Printf("setNameByPoint: %v address: %p \n", foo, &foo) // 4
    foo.Name = name
}

foo := Foo{Name:"biezhi"}
fmt.Printf("src foo: %v address: %p \n", foo, &foo)         // 1

foo.setName("set name")
fmt.Printf("by value foo: %v address: %p \n", foo, &foo)    // 3

foo.setNameByPoint("2333")
fmt.Printf("by point foo: %v address: %p \n", foo, &foo)    // 5

// output
» src foo: {biezhi} address: 0xc00000e1e0 
» setName: {biezhi} address: 0xc00000e200
» by value foo: {biezhi} address: 0xc00000e1e0 
» setNameByPoint: &{biezhi} address: 0xc00000c030 
» by point foo: {2333} address: 0xc00000e1e0

而 setNameByPoint 方法和前面的指针类型传递是一样的，方法内部内存地址是一份指针的拷贝，修改数据会影响到外部指针变量的数据。

一般而言，工程化的项目中会出现非常多结构体定义方法的代码，这些方法的调用也会很频繁，使用结构体将其封装起来，和 Java 中类封装是一样的，大多数情况下建议都使用指针传递，避免值拷贝的情况。

其他类型

在前面我们有一张图中分了值类型和引用类型，除了那些常用的基本类型，还有像 map 和 slice 这种引用类型，它们在使用上有点像指针（但不用任何操作符如 &、*），来看个例子：

func updateMap(mmp map[string]int)  {
    mmp["biezhi"] = 2333
}

func main() {
    mmp := make(map[string]int)
    mmp["biezhi"] = 1024
    fmt.Printf("src mmp: %v address: %p \n", mmp, &mmp) // 1

    updateMap(mmp)
    fmt.Printf("new mmp: %v address: %p \n", mmp, &mmp) // 2
}

// output
» src mmp: map[biezhi:1024] address: 0xc000094018 
» new mmp: map[biezhi:2333] address: 0xc000094018

如果你尝试 slice 的话是同样的效果，可以看到给方法传递的并非是一个指针类型，但是 map 的值确实被修改了，这是为什么呢？

其实拷贝一个 map 或者 slice 的时候并没有拷贝这个类型（引用类型）里面指向的数据，而是拷贝了引用类型（可简单理解为指针），如何验证这一说法呢？我们在 updateMap 中添加一行输出代码：

func updateMap(mmp map[string]int) {
    fmt.Printf("param mmp: %v address: %p \n", mmp, &mmp)
    mmp["biezhi"] = 2333
}

再次运行代码

src mmp: map[biezhi:1024] address: 0xc000094018 
input mmp: map[biezhi:1024] address: 0xc00000c038 
new mmp: map[biezhi:2333] address: 0xc000094018

你会发现 input mmp 这行的地址发生了变化，正因为拷贝的是这个特殊的“引用类型”，会产生一个新的地址，而这个地址 0xc00000c038 和 0xc000094018 指向的是同一份数据，所以修改后外部的变量也会得到新的数据。

小结

前面我们通过一些代码示例来演示了在 Go 中值类型和指针类型的一些具体表现，最后我们要回答这么几个问题，希望你能够在使用 Go 编程的过程中更加清晰的掌握这些技巧。

Receiver Type 为什么推荐使用指针？

“结构较大” 到底多大才算大可能需要自己或团队衡量，如超过 5 个字段或者根据结构体内占用来计算。

方法参数该使用什么类型？

参考资料

  #golang 
« 计算机为什么用二进制？ 在 Go 中使用 Viper 加载配置文件 »
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