Dec 31, 2021

群里又吵起来了，Go 是传值还是传引用？

大家好，我是煎鱼。

前几天在咱们的 Go 交流群里，有一个小伙伴问了 “xxx 是不是引用类型？” 这个问题，引发了将近 5 小时的讨论：

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兜兜转转回到了日经的问题，几乎每个月都要有人因此吵一架。就是 Go 语言到底是传值（值传递），还是传引用（引用传递）？

Go 官方的定义

本部分引用 Go 官方 FAQ 的 “When are function parameters passed by value?”，内容如下。

如同 C 系列的所有语言一样，Go 语言中的所有东西都是以值传递的。也就是说，一个函数总是得到一个被传递的东西的副本，就像有一个赋值语句将值赋给参数一样。

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例如：

  • 向一个函数传递一个 int 值，就会得到 int 的副本。

    而传递一个指针值就会得到指针的副本，但不会得到它所指向的数据。

  • map 和 slice 的行为类似于指针：它们是包含指向底层 map 或 slice 数据的指针的描述符。

  • 复制一个 map 或 slice 值并不会复制它所指向的数据。

  • 复制一个接口值会复制存储在接口值中的东西。

  • 如果接口值持有一个结构，复制接口值就会复制该结构。如果接口值持有一个指针，复制接口值会复制该指针，但同样不会复制它所指向的数据。

划重点，Go 语言中一切都是值传递，没有引用传递。不要直接把其他概念硬套上来，会犯先入为主的错误的。

传值和传引用

传值

传值，也叫做值传递（pass by value）。其指的是在调用函数时将实际参数复制一份传递到函数中，这样在函数中如果对参数进行修改，将不会影响到实际参数。

简单来讲，值传递，所传递的是该参数的副本，是复制了一份的，本质上不能认为是一个东西，指向的不是一个内存地址。

案例一如下：

func main() {
 s := "脑子进煎鱼了"
 fmt.Printf("main 内存地址：%p\n", &s)
 hello(&s)
}

func hello(s *string) {
 fmt.Printf("hello 内存地址：%p\n", &s)
}

输出结果：

main 内存地址：0xc000116220
hello 内存地址：0xc000132020

我们可以看到在 main 函数中的变量 s 所指向的内存地址是 0xc000116220。在经过 hello 函数的参数传递后，其在内部所输出的内存地址是 0xc000132020，两者发生了改变。

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据此我们可以得出结论，在 Go 语言确实都是值传递。那是不是在函数内修改值，就不会影响到 main 函数呢？

案例二如下：

func main() {
 s := "脑子进煎鱼了"
 fmt.Printf("main 内存地址：%p\n", &s)
 hello(&s)
 fmt.Println(s)
}

func hello(s *string) {
 fmt.Printf("hello 内存地址：%p\n", &s)
 *s = "煎鱼进脑子了"
}

我们在 hello 函数中修改了变量 s 的值，那么最后在 main 函数中我们所输出的变量 s 的值是什么呢。是 “脑子进煎鱼了”，还是 “煎鱼进脑子了”？

输出结果：

main 内存地址：0xc000010240
hello 内存地址：0xc00000e030
煎鱼进脑子了

输出的结果是 “煎鱼进脑子了”。这时候大家可能又犯嘀咕了，煎鱼前面明明说的是 Go 语言只有值传递，也验证了两者的内存地址，都是不一样的，怎么他这下他的值就改变了，这是为什么？

因为 “如果传过去的值是指向内存空间的地址，那么是可以对这块内存空间做修改的”。

也就是这两个内存地址，其实是指针的指针，其根源都指向着同一个指针，也就是指向着变量 s。因此我们进一步修改变量 s，得到输出 “煎鱼进脑子了” 的结果。

传引用

传引用，也叫做引用传递（pass by reference），指在调用函数时将实际参数的地址直接传递到函数中，那么在函数中对参数所进行的修改，将影响到实际参数。

在 Go 语言中，官方已经明确了没有传引用，也就是没有引用传递这一情况。

因此借用文字简单描述，像是例子中，即使你将参数传入，最终所输出的内存地址都是一样的。

争议最大的 map 和 slice

这时候又有小伙伴疑惑了，你看 Go 语言中的 map 和 slice 类型，能直接修改，难道不是同个内存地址，不是引用了？

其实在 FAQ 中有一句提醒很重要：“map 和 slice 的行为类似于指针，它们是包含指向底层 map 或 slice 数据的指针的描述符”。

map

针对 map 类型，进一步展开来看看例子：

func main() {
 m := make(map[string]string)
 m["脑子进煎鱼了"] = "这次一定！"
 fmt.Printf("main 内存地址：%p\n", &m)
 hello(m)

 fmt.Printf("%v", m)
}

func hello(p map[string]string) {
 fmt.Printf("hello 内存地址：%p\n", &p)
 p["脑子进煎鱼了"] = "记得点赞！"
}

输出结果：

main 内存地址：0xc00000e028
hello 内存地址：0xc00000e038

确实是值传递，那修改后的 map 的结果应该是什么。既然是值传递，那肯定就是 “这次一定！"，对吗？

输出结果：

map[脑子进煎鱼了:记得点赞！]

结果是修改成功，输出了 “记得点赞！”。这下就尴尬了，为什么是值传递，又还能做到类似引用的效果，能修改到源值呢？

这里的小窍门是：

func makemap(t *maptype, hint int, h *hmap) *hmap {}

这是创建 map 类型的底层 runtime 方法，注意其返回的是 *hmap 类型，是一个指针。也就是 Go 语言通过对 map 类型的相关方法进行封装，达到了用户需要关注指针传递的作用。

就是说当我们在调用 hello 方法时，其相当于是在传入一个指针参数 hello(*hmap)，与前面的值类型的案例二类似。

这类情况我们称其为 “引用类型”，但 “引用类型” 不等同于就是传引用，又或是引用传递了，还是有比较明确的区别的。

在 Go 语言中与 map 类型类似的还有 chan 类型：

func makechan(t *chantype, size int) *hchan {}

一样的效果。

slice

针对 slice 类型，进一步展开来看看例子：

func main() {
 s := []string{"烤鱼", "咸鱼", "摸鱼"}
 fmt.Printf("main 内存地址：%p\n", s)
 hello(s)
 fmt.Println(s)
}

func hello(s []string) {
 fmt.Printf("hello 内存地址：%p\n", s)
 s[0] = "煎鱼"
}

输出结果：

main 内存地址：0xc000098180
hello 内存地址：0xc000098180
[煎鱼 咸鱼 摸鱼]

从结果来看，两者的内存地址一样，也成功的变更到了变量 s 的值。这难道不是引用传递吗，煎鱼翻车了？

关注两个细节：

  • 没有用 & 来取地址。

  • 可以直接用 %p 来打印。

之所以可以同时做到上面这两件事，是因为标准库 fmt 针对在这一块做了优化：

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
 }

留意到代码 value.Pointer，标准库进行了特殊处理，直接对应的值的指针地址，当然就不需要取地址符了。

标准库 fmt 能够输出 slice 类型对应的值的原因也在此：

func (v Value) Pointer() uintptr {
 ...
 case Slice:
  return (*SliceHeader)(v.ptr).Data
 }
}

type SliceHeader struct {
 Data uintptr
 Len  int
 Cap  int
}

其在内部转换的 Data 属性，正正是 Go 语言中 slice 类型的运行时表现 SliceHeader。我们在调用 %p 输出时，是在输出 slice 的底层存储数组元素的地址。

下一个问题是：为什么 slice 类型可以直接修改源数据的值呢。

其实和输出的原理是一样的，在 Go 语言运行时，传递的也是相应 slice 类型的底层数组的指针，但需要注意，其使用的是指针的副本。严格意义是引用类型，依旧是值传递。

妙不妙？

总结

在今天这篇文章中，我们针对 Go 语言的日经问题：“Go 语言到底是传值（值传递），还是传引用（引用传递）” 进行了基本的讲解和分析。

另外在业内中，最多人犯迷糊的就是 slice、map、chan 等类型，都会认为是 “引用传递”，从而认为 Go 语言的 xxx 就是引用传递，我们对此也进行了案例演示。

这实则是不大对的认知，因为：“如果传过去的值是指向内存空间的地址，是可以对这块内存空间做修改的”。

其确实复制了一个副本，但他也借由各手段（其实就是传指针），达到了能修改源数据的效果，是引用类型。

石锤，Go 语言只有值传递，

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参考

  • Go 读者交流群

  • When are function parameters passed by value?

  • Java 到底是值传递还是引用传递？

  • Go语言参数传递是传值还是传引用


go

438 Words

2021-12-31 12:54 +0800