Go语言入门系列(五)之指针和结构体的使用

Go语言入门系列前面的文章:

  • Go语言入门系列(二)之基础语法总结
  • Go语言入门系列(三)之数组和切片
  • Go语言入门系列(四)之map的使用

1. 指针

如果你使用过C或C++,那你肯定对指针这个概念不陌生。

我们需要先介绍两个概念:内存和地址。

1.1. 内存和地址

我们写的代码都存储在外存(C盘、D盘)中,比如我存在了D:WorkProgramgo目录下。如果你想要运行你的代码,必须先把你的代码加载进内存中,然后交给CPU执行计算,而CPU计算的结果也会存到内存中。

内存的存取速度快,其中有许多存储单元用来存储数据,CPU能在内存中直接找到这些数据。这是因为内存中的每个位置都有一个独一无二的地址标识。可以把内存看成一幢有许多房间的大楼,每个存储单元是一个房间,存储的数据是房间中的物品,地址就是房间号。

所以对CPU来说,如果想找到某个房间中的物品(从内存中取数据),或者向某个房间中放物品(向内存中存数据),我们必须知道房间号(内存地址)。

内存地址通常是一串16进制的数字,如果写代码时存个整数1或取个整数1都需要写这么一串数字,那太麻烦了。所以高级语言为我们提供了一个便利,用我们人能记住的“名字”来代替这串数字。

Go语言入门系列(五)之指针和结构体的使用插图

这些“名字”就是变量名

var a int = 1
var b int = 2
var c int = 333
var d int = 6666

变量名和地址的关联由编译器替我们做,硬件访问的仍然是内存地址。

1.2. 什么是指针?

简单地来说,指针也是一个变量,只不过这个变量中存的不是我们平常用到的1、2、3、”Hello”、true等值,而是其他变量的地址。

Go语言入门系列(五)之指针和结构体的使用插图(2)

之所以取名指针,是因为指针变量b中保存了变量a的地址,我们可以通过该指针变量b找到变量a,如果画图看起来,看起来就像是指针b指向了变量a

Go语言入门系列(五)之指针和结构体的使用插图(4)

还可以有指针的指针:

Go语言入门系列(五)之指针和结构体的使用插图(6)

1.3. 指针的使用

声明一个指针:

var p *int

*int表示p是一个int类型指针,p指针中存的是一个int类型变量的地址,这意味着p中不能存其他类型变量的地址。

如何获取某个变量的地址呢?使用操作符&

var a int = 66 //a是值为66的int变量
p = &a //将a的地址赋给指针p

那么如何根据指针中的地址找到对应的变量呢?使用操作符*

var b = *p //根据p中的值找到a,将其值赋给b
fmt.Println(b) //66

*p = 99 //根据p中的值找到a,改变a的值
fmt.Println(a) //99

一定要注意指针的初始化,如果不初始化,则指针的的值是其零值——nil。对未初始化的指针赋值,则会出问题:

var p *int //只声明,未初始化
*p = 12 //报错:invalid memory address or nil pointer dereference

原因是指针p中没值,是个nil,自然就无法根据地址找到变量。如果你想使用指针,必须先确保你的指针中有合法的内存地址才行。应当这样写:

var a int
var p *int = &a //p被初始化为a的地址
*p = 12 //根据p的值找到a,12赋值给a
//或者
var a int
var p *int
p = &a //a的地址赋给p
*p = 12 //根据p的值找到a,12赋值给a

下面是一个完整的例子:

package main

import "fmt"

func main() {
	var a int = 66 //变量a
	var p *int = &a //指针p指向a
	var b = *p //获取p指向的变量a的值
	fmt.Println("a =",a, ", b =", b, ", p =", p)
	fmt.Println("a的地址 =", &a, ", b的地址 =", &b, ", p的地址 =", &p)

	*p = 12 //改变p指向的变量a的值

	fmt.Println("a =",a, ", b =", b, ", p =", p)
	fmt.Println("a的地址 =", &a, ", b的地址 =", &b, ", p的地址 =", &p)

	var pp **int = &p //指针pp指向指针p
	var c = *pp //获取pp指向的p的值
	var d = **pp //获取pp指向的p指向的a的值
	fmt.Println("pp =", pp, ", c =", c, ", d =", d)
	fmt.Println("pp的地址 =", &pp, ", c的地址 =", &c, ", d的地址 =", &d)
}

2. 结构体 (struct)

2.1. 基本使用

和C语言一样,Go语言中也有结构体。

结构体就是一组字段/属性的集合。有了结构体,我们可以根据自己的需求定义自己的类型。比如狗,肯定不能用基本数据类型来表示,因为狗身上有许多属性:string类型的姓名、int类型的年龄等等,狗是一个拥有许多属性的集合,换句话说,狗是一个结构体。我们可以定义一个dog类型的结构体来表示狗。

结构体的声明方式:

type 结构体名字 struct {
    字段名1 类型1
    字段名2 类型2
    ...
}

下面是结构体dog的声明:

type dog struct {
    name string
    age int
}

声明了结构体后,就可以使用它。

首先,只要你正确声明了结构体后,你就能像使用intstring等基本类型声明变量一样去声明dog类型的变量,然后,你就能给声明的变量d的字段赋值了,通过点号.来访问结构体的字段

var d dog //声明一个dog类型的变量d
d.name = "哮天犬"
d.age = 3

除此之外,还有几种声明方式。

你可以按照字段顺序直接赋值

d := dog{"哮天犬", 3}

或者指定字段赋值,这样可以忽略字段顺序:

d := dog{age:3, name:"哮天犬"}

下面是一个完整的例子:

package main

import "fmt"

type dog struct {
	name string
	age int
}

func main() {
	var d dog //声明一个dog类型的变量d
	d.name = "哮天犬"
	d.age = 3

	d1 := dog{"哮地犬", 2}
	
	d2 := dog{age:4, name:"哮人犬"}

	fmt.Println(d, d1, d2)
}

2.2. 结构体指针

我们可以获取结构体的指针:

d := dog{"哮地犬", 2}
p := &d //获取到d的地址

可以根据结构体指针访问其字段:

n := (*p).name
fmt.Println(n) //哮天犬

这种方式比较麻烦,Go语言提供了隐式间接引用:

n := p.name //这样也行
fmt.Println(n)

我们可以通过new函数给结构体分配一个指针。

先介绍一下new函数:new函数用于给各种类型的内存分配。new(T)会给T类型分配对其合适的内存空间,用T类型的零值填充,并返回其地址,是一个*T类型的值。换句话说,该函数会返回一个指向T类型零值的指针。

p := new(dog)
fmt.Printf("%Tn", p) //*main.dog
fmt.Println(p) //&{ 0}
fmt.Println(*p) //{ 0}

从上面打印的三行语句中也可以看出,new(dog)返回的是一个指针。

2.3. 结构体嵌套

一个结构体也可以作为另一个结构体的字段,下面是一个例子:

package main

import "fmt"

type people struct {
	name string
	age int
	d dog
}

type dog struct {
	name string
	age int
}

func main() {
	a := people{"行小观", 18, dog{"小狗", 2}}
	fmt.Println(a) //{行小观 18 {小狗 2}}
	fmt.Println(a.d) //{小狗 2}
	fmt.Println(a.name) //行小观
	fmt.Println(a.d.name) //小狗
}

也可以使用匿名字段,何为匿名字段?顾名思义,只提供类型,不写字段名:

package main

import "fmt"

type people struct {
	name string
	age int
	dog //匿名字段
}

type dog struct {
	name string
	age int
}

func main() {
	a := people{"行小观", 18, dog{"小狗", 2}}
	fmt.Println(a) //{行小观 18 {小狗 2}}
	fmt.Println(a.dog) //{小狗 2}
	fmt.Println(a.name) //行小观
	fmt.Println(a.dog.name) //小狗
}

作者简介

我是「行小观」,于千万人中的一个普通人。阴差阳错地走上了编程这条路,既然走上了这条路,那么我会尽可能远地走下去。

我会在公众号『行人观学』中持续更新「Java」、「Go」、「数据结构和算法」、「计算机基础」等相关文章。

欢迎关注,我们一起踏上行程。

本文章属于系列文章《Go语言入门系列》。

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