在Go中如果使用过map和channel,就会发现把map和channel作为函数参数传递,不需要在函数形参里对map和channel加指针标记*就可以在函数体内改变外部map和channel的值。
这会给人一种错觉:map和channel难道是类似C++的引用变量,函数传参的时候使用的是引用传递?
比如下面的例子:
// example1.go
package main
import "fmt"
func changeMap(data map[string]interface{}) {
data["c"] = 3
}
func main() {
counter := map[string]interface{}{"a": 1, "b": 2}
fmt.Println("begin:", counter)
changeMap(counter)
fmt.Println("after:", counter)
}
程序运行的结果是:
begin: map[a:1 b:2]
after: map[a:1 b:2 c:3]
上面的例子里,函数changeMap改变了外部的map类型counter的值。
那map传参是使用的引用传递么?带着这个问题,我们先回顾下什么是引用变量和引用传递。
我们先回顾下C++里的引用变量和引用传递。看下面的例子:
// example2.cpp
#include <iostream>
using namespace std;
/*函数changeValue使用引用传递*/
void changeValue(int &n) {
n = 2;
}
int main() {
int a = 1;
/*
b是引用变量,引用的是变量a
*/
int &b = a;
cout << "a=" << a << " address:" << &a << endl;
cout << "b=" << b << " address:" << &b << endl;
/*
调用changeValue会改变外部实参a的值
*/
changeValue(a);
cout << "a=" << a << " address:" << &a << endl;
cout << "b=" << b << " address:" << &b << endl;
}
程序的运行结果是:
a=1 address:0x7ffee7aa776c
b=1 address:0x7ffee7aa776c
a=2 address:0x7ffee7aa776c
b=2 address:0x7ffee7aa776c
在这个例子里,变量b是引用变量,引用的是变量a。引用变量就好比是原变量的一个别名,引用变量和引用传递的特点如下:
- 引用变量和原变量的内存地址一样。就像上面的例子里引用变量b和原变量a的内存地址相同。
- 函数使用引用传递,可以改变外部实参的值。就像上面的例子里,changeValue函数使用了引用传递,改变了外部实参a的值。
- 对原变量的值的修改也会改变引用变量的值。就像上面的例子里,changeValue函数对a的修改,也改变了引用变量b的值。
先给出结论:Go语言里没有引用变量和引用传递。
在Go语言里,不可能有2个变量有相同的内存地址,也就不存在引用变量了。
注意:这里说的是不可能2个变量有相同的内存地址,但是2个变量指向同一个内存地址是可以的,这2个是不一样的。参考下面的例子:
// example3.go
package main
import "fmt"
func main() {
a := 10
var p1 *int = &a
var p2 *int = &a
fmt.Println("p1 value:", p1, " address:", &p1)
fmt.Println("p2 value:", p2, " address:", &p2)
}
程序运行结果是:
p1 value: 0xc0000ac008 address: 0xc0000ae018
p2 value: 0xc0000ac008 address: 0xc0000ae020
可以看出,变量p1和p2的值相同,都指向变量a的内存地址。但是变量p1和p2自己本身的内存地址是不一样的。而C++里的引用变量和原变量的内存地址是相同的。
因此,在Go语言里是不存在引用变量的,也就自然没有引用传递了。
看下面的例子:
// example4.go
package main
import "fmt"
func initMap(data map[string]int) {
data = make(map[string]int)
fmt.Println("in function initMap, data == nil:", data == nil)
}
func main() {
var data map[string]int
fmt.Println("before init, data == nil:", data == nil)
initMap(data)
fmt.Println("after init, data == nil:", data == nil)
}
大家可以先思考一会,想想程序运行结果是什么。
程序实际运行结果如下:
before init, data == nil: true
in function initMap, data == nil: false
after init, data == nil: true
可以看出,函数initMap并没有改变外部实参data的值,因此也证明了map并不是引用变量。
那问题来了,为啥map作为函数参数不是使用的引用传递,但是在本文最开头举的例子里,却可以改变外部实参的值呢?
结论是:map变量是指向runtime.hmap的指针
当我们使用下面的代码初始化map的时候
data := make(map[string]int)
Go编译器会把make调用转成对runtime.makemap的调用,我们来看看runtime.makemap的源代码实现。
298 // makemap implements Go map creation for make(map[k]v, hint).
299 // If the compiler has determined that the map or the first bucket
300 // can be created on the stack, h and/or bucket may be non-nil.
301 // If h != nil, the map can be created directly in h.
302 // If h.buckets != nil, bucket pointed to can be used as the first bucket.
303 func makemap(t *maptype, hint int, h *hmap) *hmap {
304 mem, overflow := math.MulUintptr(uintptr(hint), t.bucket.size)
305 if overflow || mem > maxAlloc {
306 hint = 0
307 }
308
309 // initialize Hmap
310 if h == nil {
311 h = new(hmap)
312 }
313 h.hash0 = fastrand()
314
315 // Find the size parameter B which will hold the requested # of elements.
316 // For hint < 0 overLoadFactor returns false since hint < bucketCnt.
317 B := uint8(0)
318 for overLoadFactor(hint, B) {
319 B++
320 }
321 h.B = B
322
323 // allocate initial hash table
324 // if B == 0, the buckets field is allocated lazily later (in mapassign)
325 // If hint is large zeroing this memory could take a while.
326 if h.B != 0 {
327 var nextOverflow *bmap
328 h.buckets, nextOverflow = makeBucketArray(t, h.B, nil)
329 if nextOverflow != nil {
330 h.extra = new(mapextra)
331 h.extra.nextOverflow = nextOverflow
332 }
333 }
334
335 return h
336 }
从上面的源代码可以看出,runtime.makemap返回的是一个指向runtime.hmap结构的指针。
我们也可以通过下面的例子,来验证map变量到底是不是指针。
// example5.go
package main
import (
"fmt"
"unsafe"
)
func main() {
data := make(map[string]int)
var p uintptr
fmt.Println("data size:", unsafe.Sizeof(data))
fmt.Println("pointer size:", unsafe.Sizeof(p))
}
程序运行结果是:
data size: 8
pointer size: 8
map的size和指针的size一样,都是8个字节。
思考更为深入的读者,看到这里,可能还会有一个疑问:
既然map是指针,那为什么make()函数的说明里,有这么一句Unlike new, make's return type is the same as the type of its argument, not a pointer to it.
The make built-in function allocates and initializes an object of type slice, map, or chan (only). Like new, the first argument is a type, not a value. Unlike new, make's return type is the same as the type of its argument, not a pointer to it. The specification of the result depends on the type:
如果map是指针,那make返回的不应该是*map[string]int么,为啥官方文档里说的是not a pointer to it.
这里其实也有Go语言历史上的一个演变过程,看看Go作者之一Ian Taylor的说法:
In the very early days what we call maps now were written as pointers, so you wrote *map[int]int. We moved away from that when we realized that no one ever wrote
map
without writing*map
. That simplified many things but it left this issue behind as a complication.
所以,在Go语言早期,的确对于map是使用过指针形式的,但是最后Go设计者们发现,几乎没有人使用map不加指针,因此就直接去掉了形式上的指针符号*。
map和channel,本质上都是指针,指向Go runtime结构。带着这个思路,我们再回顾下之前讲过的例子:
// example4.go
package main
import "fmt"
func initMap(data map[string]int) {
data = make(map[string]int)
fmt.Println("in function initMap, data == nil:", data == nil)
}
func main() {
var data map[string]int
fmt.Println("before init, data == nil:", data == nil)
initMap(data)
fmt.Println("after init, data == nil:", data == nil)
}
既然map是一个指针,因此在函数initMap里,
data = make(map[string]int)
这一句等于把data这个指针,进行了重新赋值,函数内部的data指针不再指向外部实参data对应的runtime.hmap结构体的内存地址。
因此在函数体内对data的修改,并没有影响外部实参data以及data对应的runtime.hmap结构体的值。
程序实际运行结果如下:
before init, data == nil: true
in function initMap, data == nil: false
after init, data == nil: true
相关代码和说明开源在GitHub:Go有引用变量和引用传递么?
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