5. 指针

指针是 Go 语言中又一重要的语言特性和数据类型，简单来说，指针即某个值的地址，在其他的高级语言，如 C/C++ 中也存在着指针的概念，但相比较 C/C++ 中的指针，Go 语言中的指针的设计是保留指针的高性能的同时，降低指针在致用过程中的复杂度。

5.1. 指针的概念

指针在 Go 语言中是一种数据类型，表示的是某个值的地址，使用 * 定义，同时使用 & 来获取变量的地址，如下代码所示：

func main() {
	a := 6
	var p *int = &a
	fmt.Println(p) // 0x27765502c008
}

上述代码先定义一个整型变量 a，再定义一个整型的指针 p，该指针指向变量 a，通过 & 获取变量 a 的地址，其示意图如下所示：

除了上述直接指向一个变量，还可以直接声明指针，如下代码：

func main() {
	var p *int

	fmt.Println(p) // <nil>
}

指针的默认值都是 nil，表示空指针。另外，也可以使用 new() 函数初始化一个指针，代码如下：

func main() {
	p := new(int)

	fmt.Println(p)
}

你会发现通过 new() 函数初始化出来的指针并不是一个空指针。

5.2. 指针的使用场景

5.2.1. 改变变量的值

此时指针 p 指向的是变量 a 存储的位置，要想修改变量 a 的值，仅需要使用 * 对指针 p 解引用即可，代码如下：

func main() {
	a := 6
	var p *int = &a
	
	// 修改变量 a 的值
	*p = 7
	fmt.Println(a) // 7
}

5.2.2. 作为函数的入参

函数的概念将在后续的章节中详细介绍到，现在只需要了解函数的概念，函数就是一段特定功能的代码，如实现加法的函数 add，代码如下：

func add(a int, b int) int {
	return a+b
}

函数 add 的输入（也称为入参）为整形的 a 和 b，输出（也称为出参）也是整型，上述便是一个基本的函数的形式，要想调用函数，则有如下的代码：

func main() {
	a := 1
	b := 2
	c := add(a, b)

	fmt.Println(c)
}

现在要想实现整型 a 和 b 两个数的交换，我们该怎么做呢？想到的是直接交换，直接上代码，如下：

func exchange(a int, b int) {
	tmp := a
	a = b
	b = tmp
}

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

我们发现整型变量 a 和 b 的值并没有改变。因为入参中只是整型变量 a 和 b 的副本，在函数 exchange 中的整型变量 a 和 b 的值是改变，如下代码所示：

func exchange(a int, b int) {
	fmt.Println("in func: before -> ", a, b)
	tmp := a
	a = b
	b = tmp
	fmt.Println("in func: after -> ", a, b)
}

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

程序运行后输出的结果为：

1 2
in func: before ->  1 2
in func: after ->  2 1
1 2

我们发现在函数 exchange 中，整型变量 a 和 b 的值是改变了，那有什么办法交换真实的整型变量 a 和 b 呢？可以使用指针，代码如下：

func exchange(a *int, b *int) {
	tmp := *a
	*a = *b // 改变指针 a 指向变量的值
	*b = tmp // 改变指针 b 指向变量的值
}

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

程序运行后输出的结果为：

1 2
2 1

在调用函数 exchange() 时，输入的入参是整型变量 a 和 b 的地址，在函数 exchange() 中，改变的是指针指向的变量的值，而不再是副本，也就是指针本身。

5.3. 与 C/C++ 中指针的对比

与 C/C++ 中指针相比，Go 语言中支持的指针相关的操作包括：

取地址，如通过取地址运算符 & 取到变量的地址
解引用，如通过运算符 * 取到指针指向的变量的值

除了上述基本的操作外，Go 语言中不支持的操作包括：

指针的运算
无需手动释放内存
在 Go 语言中，空指针为 nil

5.4. 本章小结

指针为 Go 语言的操作带来了便利，方便直接对内存中变量的修改，同时在函数传参的过程中，通过传入指针，可以方便的修改原始的参数。同时，在 Go 语言中也删除了指针的复杂操作，如指针的运算，无需手动释放内存等。

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