15分钟学 Go 第 12 天：指针基础

第12天：指针基础

学习目标

在本节课中，我们将深入了解Go语言中的指针概念及其用法，帮助你理解如何使用指针来优化内存管理和提高程序性能。

一、指针概念

指针是一个变量，它存储另一个变量的内存地址。在Go语言中，指针有助于实现以下目标：

• 提高性能：通过传递指针而非复制值，可以节省内存空间。
• 间接访问：允许你间接访问和修改数据。

二、指针的基本语法

1. 声明指针：使用 * 符号来声明一个指针类型。
2. 获取地址：使用 & 符号获取变量的内存地址。
3. 解引用：使用 * 符号解引用指针，访问指针所指向的值。

三、指针的基本用法

3.1 声明指针

var ptr *int

3.2 获取地址

x := 42
ptr = &x // ptr现在指向x的内存地址

3.3 解引用

fmt.Println(*ptr) // 输出 42
*ptr = 100       // 修改x的值为100
fmt.Println(x)   // 输出 100

四、指针的重要特性

五、指针与值的比较

在Go中，值类型和引用类型的主要区别在于内存管理：

• 值类型：例如 int, float, bool 等，通常发生值的复制。
• 引用类型：例如，指针、切片、映射和通道，传递的是对实际数据的引用。

例子对比

func modifyValue(val int) {
    val = 100 // 这个修改不会影响main中的x
}

func modifyPointer(ptr *int) {
    *ptr = 100 // 这个修改会影响main中的x
}

func main() {
    x := 42
    modifyValue(x)
    fmt.Println(x) // 输出 42

    modifyPointer(&x)
    fmt.Println(x) // 输出 100
}

六、指针的使用场景

1. 函数参数传递

   • 可以减少内存消耗。
   • 修改函数外的变量。

2. 构建链表、树等数据结构

   • 必须使用指针来建立节点间的关系。

七、指针的安全性

Go是注重安全性的语言，指针的使用要谨慎：

• 使用 nil 前应判断指针是否为 nil。
• 不要解引用 nil 指针。

八、代码示例与运行流程

示例代码：使用指针进行数据修改

package main

import "fmt"

func updateValue(x *int) {
    *x = 50 // 更新指针指向的值
}

func main() {
    value := 10
    fmt.Println("Before update:", value) // 输出 10
    updateValue(&value)                   // 传递指针
    fmt.Println("After update:", value)   // 输出 50
}

运行流程图

+---------------------------+
|         main             |
+---------------------------+
| value := 10              |
| print 10                 |
| updateValue(&value)      |
|---------------------------|
|                           |
| +----------------------+  |
| |     updateValue     |  |
| +----------------------+  |
| x := *int (指向value)   |
| *x = 50 (改变value)   |
|                          |
+---------------------------+

九、指针的进阶用法

9.1 使用多重指针

多重指针是指向指针的指针，例如 **int，用于复杂的数据结构：

func main() {
    var x int = 10
    var px *int = &x         // px是指向x的指针
    var ppx **int = &px      // ppx是指向px的指针
    fmt.Println(**ppx) // 输出 10
}

9.2 nil指针的处理

在进行指针操作时，务必要检查指针是否为 nil：

var ptr *int
if ptr != nil {
    fmt.Println(*ptr) // 安全访问
} else {
    fmt.Println("ptr is nil")
}

十、总结

指针在Go语言中是一个强大而重要的工具。通过理解指针的概念、用法及其在各种场景下的应用，你可以更深入地掌握Go语言，为编写高效、可维护的程序奠定基础。

十一、实践与作业

在了解指针的基础上，试着完成以下练习：

1. 编写函数，接受指向整型数组的指针，计算并返回数组的总和。
2. 实现链表，包括插入、删除和打印功能，使用指针来连接节点。

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