又吵起來了,Go 是傳值還是傳引用?
本文轉載自微信公眾號「腦子進煎魚了」,作者陳煎魚。轉載本文請聯系腦子進煎魚了公眾號。
大家好,我是煎魚。
前幾天在咱們的 Go 交流群里,有一個小伙伴問了 “xxx 是不是引用類型?” 這個問題,引發了將近 5 小時的討論:
兜兜轉轉回到了日經的問題,幾乎每個月都要有人因此吵一架。就是 Go 語言到底是傳值(值傳遞),還是傳引用(引用傳遞)?
Go 官方的定義
本部分引用 Go 官方 FAQ 的 “When are function parameters passed by value?”,內容如下。
如同 C 系列的所有語言一樣,Go 語言中的所有東西都是以值傳遞的。也就是說,一個函數總是得到一個被傳遞的東西的副本,就像有一個賦值語句將值賦給參數一樣。
例如:
- 向一個函數傳遞一個 int 值,就會得到 int 的副本。
而傳遞一個指針值就會得到指針的副本,但不會得到它所指向的數據。
- map 和 slice 的行為類似于指針:它們是包含指向底層 map 或 slice 數據的指針的描述符。
- 復制一個 map 或 slice 值并不會復制它所指向的數據。
- 復制一個接口值會復制存儲在接口值中的東西。
- 如果接口值持有一個結構,復制接口值就會復制該結構。如果接口值持有一個指針,復制接口值會復制該指針,但同樣不會復制它所指向的數據。
劃重點,Go 語言中一切都是值傳遞,沒有引用傳遞。不要直接把其他概念硬套上來,會犯先入為主的錯誤的。
傳值和傳引用
傳值
傳值,也叫做值傳遞(pass by value)。其指的是在調用函數時將實際參數復制一份傳遞到函數中,這樣在函數中如果對參數進行修改,將不會影響到實際參數。
簡單來講,值傳遞,所傳遞的是該參數的副本,是復制了一份的,本質上不能認為是一個東西,指向的不是一個內存地址。
案例一如下:
- func main() {
- s := "腦子進煎魚了"
- fmt.Printf("main 內存地址:%p\n", &s)
- hello(&s)
- }
- func hello(s *string) {
- fmt.Printf("hello 內存地址:%p\n", &s)
- }
輸出結果:
- main 內存地址:0xc000116220
- hello 內存地址:0xc000132020
我們可以看到在 main 函數中的變量 s 所指向的內存地址是 0xc000116220。在經過 hello 函數的參數傳遞后,其在內部所輸出的內存地址是 0xc000132020,兩者發生了改變。
據此我們可以得出結論,在 Go 語言確實都是值傳遞。那是不是在函數內修改值,就不會影響到 main 函數呢?
案例二如下:
- func main() {
- s := "腦子進煎魚了"
- fmt.Printf("main 內存地址:%p\n", &s)
- hello(&s)
- fmt.Println(s)
- }
- func hello(s *string) {
- fmt.Printf("hello 內存地址:%p\n", &s)
- *s = "煎魚進腦子了"
- }
我們在 hello 函數中修改了變量 s 的值,那么最后在 main 函數中我們所輸出的變量 s 的值是什么呢。是 “腦子進煎魚了”,還是 "煎魚進腦子了"?
輸出結果:
- main 內存地址:0xc000010240
- hello 內存地址:0xc00000e030
- 煎魚進腦子了
輸出的結果是 “煎魚進腦子了”。這時候大家可能又犯嘀咕了,煎魚前面明明說的是 Go 語言只有值傳遞,也驗證了兩者的內存地址,都是不一樣的,怎么他這下他的值就改變了,這是為什么?
因為 “如果傳過去的值是指向內存空間的地址,那么是可以對這塊內存空間做修改的”。
也就是這兩個內存地址,其實是指針的指針,其根源都指向著同一個指針,也就是指向著變量 s。因此我們進一步修改變量 s,得到輸出 “煎魚進腦子了” 的結果。
傳引用
傳引用,也叫做引用傳遞(pass by reference),指在調用函數時將實際參數的地址直接傳遞到函數中,那么在函數中對參數所進行的修改,將影響到實際參數。
在 Go 語言中,官方已經明確了沒有傳引用,也就是沒有引用傳遞這一情況。
因此借用文字簡單描述,像是例子中,即使你將參數傳入,最終所輸出的內存地址都是一樣的。
爭議最大的 map 和 slice
這時候又有小伙伴疑惑了,你看 Go 語言中的 map 和 slice 類型,能直接修改,難道不是同個內存地址,不是引用了?
其實在 FAQ 中有一句提醒很重要:“map 和 slice 的行為類似于指針,它們是包含指向底層 map 或 slice 數據的指針的描述符”。
map
針對 map 類型,進一步展開來看看例子:
- func main() {
- m := make(map[string]string)
- m["腦子進煎魚了"] = "這次一定!"
- fmt.Printf("main 內存地址:%p\n", &m)
- hello(m)
- fmt.Printf("%v", m)
- }
- func hello(p map[string]string) {
- fmt.Printf("hello 內存地址:%p\n", &p)
- p["腦子進煎魚了"] = "記得點贊!"
- }
輸出結果:
- main 內存地址:0xc00000e028
- hello 內存地址:0xc00000e038
確實是值傳遞,那修改后的 map 的結果應該是什么。既然是值傳遞,那肯定就是 "這次一定!",對嗎?
輸出結果:
- map[腦子進煎魚了:記得點贊!]
結果是修改成功,輸出了 “記得點贊!”。這下就尷尬了,為什么是值傳遞,又還能做到類似引用的效果,能修改到源值呢?
這里的小竅門是:
- func makemap(t *maptype, hint int, h *hmap) *hmap {}
這是創建 map 類型的底層 runtime 方法,注意其返回的是 *hmap 類型,是一個指針。也就是 Go 語言通過對 map 類型的相關方法進行封裝,達到了用戶需要關注指針傳遞的作用。
就是說當我們在調用 hello 方法時,其相當于是在傳入一個指針參數 hello(*hmap),與前面的值類型的案例二類似。
這類情況我們稱其為 “引用類型”,但 “引用類型” 不等同于就是傳引用,又或是引用傳遞了,還是有比較明確的區別的。
在 Go 語言中與 map 類型類似的還有 chan 類型:
- func makechan(t *chantype, size int) *hchan {}
一樣的效果。
slice
針對 slice 類型,進一步展開來看看例子:
- func main() {
- s := []string{"烤魚", "咸魚", "摸魚"}
- fmt.Printf("main 內存地址:%p\n", s)
- hello(s)
- fmt.Println(s)
- }
- func hello(s []string) {
- fmt.Printf("hello 內存地址:%p\n", s)
- s[0] = "煎魚"
- }
輸出結果:
- main 內存地址:0xc000098180
- hello 內存地址:0xc000098180
- [煎魚 咸魚 摸魚]
從結果來看,兩者的內存地址一樣,也成功的變更到了變量 s 的值。這難道不是引用傳遞嗎,煎魚翻車了?
關注兩個細節:
沒有用 & 來取地址。
可以直接用 %p 來打印。
之所以可以同時做到上面這兩件事,是因為標準庫 fmt 針對在這一塊做了優化:
- func (p *pp) fmtPointer(value reflect.Value, verb rune) {
- var u uintptr
- switch value.Kind() {
- case reflect.Chan, reflect.Func, reflect.Map, reflect.Ptr, reflect.Slice, reflect.UnsafePointer:
- u = value.Pointer()
- default:
- p.badVerb(verb)
- return
- }
留意到代碼 value.Pointer,標準庫進行了特殊處理,直接對應的值的指針地址,當然就不需要取地址符了。
標準庫 fmt 能夠輸出 slice 類型對應的值的原因也在此:
- func (v Value) Pointer() uintptr {
- ...
- case Slice:
- return (*SliceHeader)(v.ptr).Data
- }
- }
- type SliceHeader struct {
- Data uintptr
- Len int
- Cap int
- }
其在內部轉換的 Data 屬性,正正是 Go 語言中 slice 類型的運行時表現 SliceHeader。我們在調用 %p 輸出時,是在輸出 slice 的底層存儲數組元素的地址。
下一個問題是:為什么 slice 類型可以直接修改源數據的值呢。
其實和輸出的原理是一樣的,在 Go 語言運行時,傳遞的也是相應 slice 類型的底層數組的指針,但需要注意,其使用的是指針的副本。嚴格意義是引用類型,依舊是值傳遞。
妙不妙?
總結
在今天這篇文章中,我們針對 Go 語言的日經問題:“Go 語言到底是傳值(值傳遞),還是傳引用(引用傳遞)” 進行了基本的講解和分析。
另外在業內中,最多人犯迷糊的就是 slice、map、chan 等類型,都會認為是 “引用傳遞”,從而認為 Go 語言的 xxx 就是引用傳遞,我們對此也進行了案例演示。
這實則是不大對的認知,因為:“如果傳過去的值是指向內存空間的地址,是可以對這塊內存空間做修改的”。
其確實復制了一個副本,但他也借由各手段(其實就是傳指針),達到了能修改源數據的效果,是引用類型。
石錘,Go 語言只有值傳遞,
參考
- Go 讀者交流群
- When are function parameters passed by value?
- Java 到底是值傳遞還是引用傳遞?
- Go語言參數傳遞是傳值還是傳引用