清源正本,鑒往知來,Go lang1.18入門精鍊教程,由白丁入鴻儒,Golang中引用類型是否進行引用傳遞EP18

  • 2022 年 9 月 14 日
  • 筆記

開篇明義，Go lang中從來就不存在所謂的「引用傳遞」，從來就只有一種變數傳遞方式，那就是值傳遞。因為引用傳遞的前提是存在「引用變數」，但是Go lang中從來就沒有出現過所謂的「引用變數」，所以也就不可能存在引用傳遞這種變數傳遞的方式。

引用類型

首先，Go lang的基本數據類型是值類型，比如整數、浮點、字元串、布爾、數組及錯誤類型，它們本質上是原始類型，也就是不可改變的，所以對它們進行操作，一般都會返回一個新創建的值，所以把這些值傳遞給函數時，其實傳遞的是一個值的拷貝副本，這一點，基本沒啥爭議。

而引用類型指的是它的修改動作可以影響到任何引用到它的變數。在 Go 語言中，引用類型有切片(slice)、字典(map)、介面(interface)、函數(func) 以及通道(chan) 。

問題是，如果我們在某一個函數體內對外部定義的引用類型數據做修改操作：

package main  
  
import "fmt"  
  
func changeMap(data map[string]string) {  
	data["123"] = "333"  
}  
  
func main() {  
	a := map[string]string{}  
	a["123"] = "123"  
	fmt.Println("begin:", a)  
	changeMap(a)  
	fmt.Println("after:", a)  
}

程式返回：

begin: map[123:123]  
after: map[123:333]

很明顯，函數changeMap改變了外部的字典類型的值，那麼我們就可以得出結論，引用類型的傳參是使用的引用傳遞？

引用變數(reference variable)和引用傳遞(pass-by-reference)

事實上，引用變數(reference variable)和引用傳遞(pass-by-reference)確實存在，只不過存在於其他的語言中，比如說Python:

a = [2]  
print(id(a))  
  
def change(a):  
    print(id(a))  
    a.append(1)  
  
  
if __name__ == '__main__':  
  
    print(a)  
  
    change(a)  
  
    print(a)

這裡我們定義了一個可變數據類型：列表a，然後將它傳入函數change中，進行修改操作，同時使用系統內置的id()方法分別列印修改前的值和記憶體地址以及修改後的值和記憶體地址，程式返回：

4311179392  
[2]  
4311179392  
[2, 1]

這說明什麼？說明變數a是引用變數(reference variable)，同時它作為參數的傳遞方式是引用傳遞(pass-by-reference)，證據就是它原始的記憶體地址和傳遞到函數內的記憶體地址是一致的，都是4311179392。

所以引用變數和引用傳遞應該具備如下特點：引用變數和原變數的記憶體地址一樣。就像上面的例子里函數內引用變數a和原變數a的記憶體地址相同。函數使用引用傳遞，可以改變外部實參的值。就像上面的例子里，change函數使用了引用傳遞，改變了外部實參a的值。

Golang是否存在引用變數(reference variable)

Go lang中不存在引用變數：

package main  
  
import "fmt"  
  
func main() {  
	a := 1  
	var a1 *int = &a  
	var a2 *int = &a  
	fmt.Println("值", a1, " 記憶體地址:", &a1)  
	fmt.Println("值:", a2, " 記憶體地址:", &a2)  
}

程式返回：

值 0x140000140b8  記憶體地址: 0x1400000e028  
值: 0x140000140b8  記憶體地址: 0x1400000e030

和Python不同的是，在Go lang里，不可能有兩個變數有相同的記憶體地址，所以也就不存在引用變數了。變數a1和a2的值相同，都指向變數a的記憶體地址，但是變數a1和a2自己本身的記憶體地址是不一樣的，而Python里的引用變數和原變數的記憶體地址是相同的。

因此，在Go語言里是不存在引用變數的，也就自然沒有引用傳遞了。

字典為什麼可以做到值傳遞但是可以更改原對象？

因為字典雖然名字叫做字典，或者叫做map，但那並不重要，其實它是指針：

package main  
  
import (  
	"fmt"  
	"unsafe"  
)  
  
func main() {  
	data := make(map[string]int)  
	var p uintptr  
	fmt.Println("字典大小:", unsafe.Sizeof(data))  
	fmt.Println("指針大小:", unsafe.Sizeof(p))  
}

程式返回：

字典大小: 8  
指針大小: 8

從佔據記憶體空間大小就可以看出，字典和指針其實就是一種東西，那如果字典是指針，那make返回的不應該是*map[string]int嗎？為什麼我們使用字典傳實參，從來都不加*？

在Go lang早期，的確對於字典是使用過指針形式的，但是最後Golang的設計者發現，幾乎沒有人使用字典不加指針，因此就直接去掉了形式上的指針符號*，類比的話，我們會發現現實中幾乎從來就沒有人管AC米蘭叫AC米蘭，都是直呼米蘭，因為大家都認為米蘭就是AC米蘭，所以都自動省略了形式上的「AC」。

本質上，我們可以理解字典作為參數傳遞方式是值傳遞，只不過引用類型傳遞的是一個指向底層數據的指針，所以我們在操作的時候，可以修改共享的底層數據的值，進而影響到所有引用到這個共享底層數據的變數，這也就是為什麼字典在函數內操作可以影響原對象的原因。

結語

引用類型之所以可以引用，是因為我們創建引用類型的變數，其實是一個標頭值，標頭值里包含一個指針，指向底層的數據結構，當我們在函數中傳遞引用類型時，其實傳遞的是這個標頭值的副本，它所指向的底層結構並沒有被複制傳遞，這也是引用類型傳遞高效的原因，換句話說，Go lang為了保證值傳遞的純粹性，才引入了指針的概念，如果Go lang里存在引用變數和引用傳遞，那指針不就成了畫蛇添足的浮筆浪墨了嗎？

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