Golang 語言 method 接收者使用值類型和指針類型的區別

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介紹

在 Golang 語言中，function 的參數和 method 的接收者都可以選擇使用值傳遞和指針傳遞（“引用傳遞”），需要注意的是，其中指針傳遞是傳遞的指針值的副本，而不是指針指向的數據的副本。也就是說 Golang 語言和 C 系的所有語言相同，一切傳遞都是值傳遞。本文我們主要介紹 method 的接收者怎麼選擇使用值類型和指針類型。

02

method 接收者的類型選擇

在使用關鍵字 type 定義的類型上定義 method，method 的接收者也可以作爲 method 的參數，類似於 function 的參數，所以 method 的接收者和 function 參數一樣，我們也需要考慮選擇使用值類型和指針類型。

關於這個問題，我們通常會從兩方面去考慮，一是如果該 method 需要修改接收者，那麼接收者必須使用指針類型；二是如果接收者佔用的內存大小較大，出於性能考慮，我們也會選擇使用指針類型的接收者。

除此之外，我們還需考慮一致性。也就是說，如果該類型的某些 method 必須使用指針類型的接收者，其他 method 也應該使用指針類型的接收者。因此無論如何使用該類型，它的方法集都是一致的。

最後，如果接收者是基本類型，切片和小結構體，他們的值類型的內存佔用較低，並且易讀。所以，該情況下除非 method 的語義需要必須使用指針類型的接收者，否則，我們可以選擇使用值類型的接收者。

type User struct {
 name string
}

func (u User) SetNameValueType(str string) {
 fmt.Printf("SetNameValueType() pointer:%p\n", &u) // SetNameValueType() pointer:0xc000096240
 u.name = str
}

func (u *User) SetNamePointerType(str string) {
 fmt.Printf("SetNamePointerType() pointer:%p\n", u) // SetNamePointerType() pointer:0xc000096220
 u.name = str
}

func main () {
 user1 := &User{}
 fmt.Printf("pointer:%p\n", user1) // pointer:0xc000096220
 fmt.Println(user1) // &{}
 user1.SetNameValueType("lucy")
 fmt.Println(user1) // &{}
 user1.SetNamePointerType("lily")
 fmt.Println(user1) // &{lily}
}

閱讀上面這段代碼，我們可以發現值類型的接收者，調用方拷貝了副本；指針類型的接收者，調用方未拷貝副本。

03

複合類型

map 和 slice 值類似於指針：它們是包含指向底層 map 或 slice 數據的指針的描述符。複製 map 或 slice 值不會複製它指向的數據。需要注意的是，如果超過 slice 的容量，運行時會重新分配一個新內存地址。

map 源碼：

type hmap struct {
 count     int // # live cells == size of map.  Must be first (used by len() builtin)
 flags     uint8
 B         uint8  // log_2 of # of buckets (can hold up to loadFactor * 2^B items)
 noverflow uint16 // approximate number of overflow buckets; see incrnoverflow for details
 hash0     uint32 // hash seed

 buckets    unsafe.Pointer // array of 2^B Buckets. may be nil if count==0.
 oldbuckets unsafe.Pointer // previous bucket array of half the size, non-nil only when growing
 nevacuate  uintptr        // progress counter for evacuation (buckets less than this have been evacuated)

 extra *mapextra // optional fields
}

slice 源碼：

type slice struct {
 array unsafe.Pointer
 len   int
 cap   int
}

示例代碼：

func main () {
 user1 := &User{}
 fmt.Printf("pointer:%p\n", user1) // pointer:0xc000096220
 fmt.Println(user1) // &{}
 user1.SetNameValueType("lucy")
 fmt.Println(user1) // &{}
 user1.SetNamePointerType("lily")
 fmt.Println(user1) // &{lily}

 // m := make(map[int]int)
 m := map[int]int{}
 fmt.Printf("map pointer:%p\n", m) // map pointer:0xc000100180
 m[0] = 1
 fmt.Printf("map pointer:%p\n", m) // map pointer:0xc000100180
 m[1] = 2

 s := make([]int, 0, 1)
 fmt.Printf("slice pointer:%p\n", s) // slice pointer:0xc00001c0a0
 s = append(s, 1)
 fmt.Printf("slice pointer:%p\n", s) // slice pointer:0xc00001c0a0
 s = append(s, 2)
 fmt.Printf("slice pointer:%p\n", s) // slice pointer:0xc00001c0b0
}

閱讀上面這段代碼，我們可以發現 map 類型未分配新內存地址，使用 append 函數向 slice 中追加元素，當元素個數未超出其容量之前，slice 也未分配新內存地址。

關於接口類型，複製接口值將複製存儲在接口值中的對象。如果接口值持有一個結構體，則複製接口值會複製該結構體。如果接口值持有指針，則複製接口值會複製指針，但不會複製它指向的數據。

04

值類型怎麼避免拷貝副本

閱讀到這裏，讀者朋友可能會簡單認爲使用值類型會拷貝副本，使用指針類型不會拷貝副本。實際上，我們可以通過優化代碼，在不改變語義的前提下，實現使用值類型也不會拷貝副本。

示例代碼：

type User struct {
 name string
}

func (u User) SetNameValueType(str string) {
 fmt.Printf("SetNameValueType() pointer:%p\n", &u) // SetNameValueType() pointer:0xc000096240
 u.name = str
}

func (u User) ValueSetName(str string) User {
 u.name = str
 return u
}

func main () {
 user2 := &User{}
 fmt.Printf("user2 pointer:%p\n", user2) // user2 pointer:0xc000010290
 user2.SetNameValueType("tom") // SetNameValueType() pointer:0xc0000102a0

 user3 := &User{}
 fmt.Printf("user3 pointer:%p\n", user3) // user3 pointer:0xc0000102b0
 user3.ValueSetName("bob")
 fmt.Printf("pointer:%p\n", user3) // pointer:0xc0000102b0
}

閱讀上面這段代碼，我們發現 User 的 SetNameValueType 方法和 ValueSetName 方法，二者都是值傳遞，但是 SetNameValueType 方法會拷貝副本，ValueSetName 方法不會拷貝副本。原因是我們給 ValueSetName 方法定義了一個 User 類型的返回值，從而避免了 ValueSetName 方法拷貝副本。

05

總結

本文我們主要介紹了 method 的接收者使用值傳遞和指針傳遞的區別，並且講述了選擇使用值傳遞和指針傳遞需要考慮的決定因素，也指出了複合類型與值類型的區別。最後，使用一個簡單示例演示了通過優化代碼，在不改變語義的前提下，怎麼實現使用值類型也不會拷貝副本。

參考資料：
https://golang.org/doc/faq#pass_by_value 
https://golang.org/doc/faq#methods_on_values_or_pointers

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來源：https://mp.weixin.qq.com/s/OOCiJlCOKe6EE98nydBExw