群里又吵起来了,Go 是传值还是传引用?

煎鱼
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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:

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。

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。

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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