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# 4.9 指针
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不像 Java 和 .NET，Go 语言为程序员提供了控制数据结构的指针的能力；但是，你不能进行指针运算。通过给予程序员基本内存布局，Go 语言允许你控制特定集合的数据结构、分配的数量以及内存访问模式，这些对构建运行良好的系统是非常重要的：指针对于性能的影响是不言而喻的，而如果你想要做的是系统编程、操作系统或者网络应用，指针更是不可或缺的一部分。
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由于各种原因，指针对于使用面向对象编程的现代程序员来说可能显得有些陌生，不过我们将会在这一小节对此进行解释，并在未来的章节中展开深入讨论。
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程序在内存中存储它的值，每个内存块（或字）有一个地址，通常用十六进制数表示，如：`0x6b0820` 或 `0xf84001d7f0`。
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Go 语言的取地址符是 `&`，放到一个变量前使用就会返回相应变量的内存地址。
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下面的代码片段（示例 4.9 [pointer.go](examples/chapter_4/pointer.go)）可能输出 `An integer: 5, its location in memory: 0x6b0820`（这个值随着你每次运行程序而变化）。
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```go
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var i1 = 5
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fmt.Printf("An integer: %d, it's location in memory: %p\n", i1, &i1)
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```
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这个地址可以存储在一个叫做指针的特殊数据类型中，在本例中这是一个指向 int 的指针，即 `i1`：此处使用 *int 表示。如果我们想调用指针 intP，我们可以这样声明它：
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```go
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var intP *int
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```
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然后使用 `intP = &i1` 是合法的，此时 intP 指向 i1。
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（指针的格式化标识符为 `%p`）
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intP 存储了 i1 的内存地址；它指向了 i1 的位置，它引用了变量 i1。
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**一个指针变量可以指向任何一个值的内存地址** 它指向那个值的内存地址，在 32 位机器上占用 4 个字节，在 64 位机器上占用 8 个字节，并且与它所指向的值的大小无关。当然，可以声明指针指向任何类型的值来表明它的原始性或结构性；你可以在指针类型前面加上 * 号（前缀）来获取指针所指向的内容，这里的 * 号是一个类型更改器。使用一个指针引用一个值被称为间接引用。
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当一个指针被定义后没有分配到任何变量时，它的值为 `nil`。
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一个指针变量通常缩写为 `ptr`。
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**注意事项**
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在书写表达式类似 `var p *type` 时，切记在 * 号和指针名称间留有一个空格，因为 `- var p*type` 是语法正确的，但是在更复杂的表达式中，它容易被误认为是一个乘法表达式！
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符号 * 可以放在一个指针前，如 `*intP`，那么它将得到这个指针指向地址上所存储的值；这被称为反引用（或者内容或者间接引用）操作符；另一种说法是指针转移。
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对于任何一个变量 var， 如下表达式都是正确的：`var == *(&var)`。
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现在，我们应当能理解 pointer.go 的全部内容及其输出：
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示例 4.21 [pointer.go](examples/chapter_4/pointer.go):
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```go
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package main
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import "fmt"
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func main() {
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var i1 = 5
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fmt.Printf("An integer: %d, its location in memory: %p\n", i1, &i1)
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var intP *int
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intP = &i1
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fmt.Printf("The value at memory location %p is %d\n", intP, *intP)
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}
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```
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输出：
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An integer: 5, its location in memory: 0x24f0820
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The value at memory location 0x24f0820 is 5
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我们可以用下图来表示内存使用的情况：
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程序 string_pointer.go 为我们展示了指针对string的例子。
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它展示了分配一个新的值给 *p 并且更改这个变量自己的值（这里是一个字符串）。
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示例 4.22 [string_pointer.go](examples/chapter_4/string_pointer.go)
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```go
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package main
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import "fmt"
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func main() {
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s := "good bye"
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var p *string = &s
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*p = "ciao"
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fmt.Printf("Here is the pointer p: %p\n", p) // prints address
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fmt.Printf("Here is the string *p: %s\n", *p) // prints string
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fmt.Printf("Here is the string s: %s\n", s) // prints same string
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}
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```
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输出：
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Here is the pointer p: 0x2540820
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Here is the string *p: ciao
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Here is the string s: ciao
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通过对 *p 赋另一个值来更改“对象”，这样 s 也会随之更改。
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内存示意图如下：
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**注意事项**
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你不能获取字面量或常量的地址，例如：
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```go
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const i = 5
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ptr := &i //error: cannot take the address of i
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ptr2 := &10 //error: cannot take the address of 10
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```
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所以说，Go 语言和 C、C++ 以及 D 语言这些低级（系统）语言一样，都有指针的概念。但是对于经常导致 C 语言内存泄漏继而程序崩溃的指针运算（所谓的指针算法，如：`pointer+2`，移动指针指向字符串的字节数或数组的某个位置）是不被允许的。Go 语言中的指针保证了内存安全，更像是 Java、C# 和 VB.NET 中的引用。
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因此 `c = *p++` 在 Go 语言的代码中是不合法的。
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指针的一个高级应用是你可以传递一个变量的引用（如函数的参数），这样不会传递变量的拷贝。指针传递是很廉价的，只占用 4 个或 8 个字节。当程序在工作中需要占用大量的内存，或很多变量，或者两者都有，使用指针会减少内存占用和提高效率。被指向的变量也保存在内存中，直到没有任何指针指向它们，所以从它们被创建开始就具有相互独立的生命周期。
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另一方面（虽然不太可能），由于一个指针导致的间接引用（一个进程执行了另一个地址），指针的过度频繁使用也会导致性能下降。
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指针也可以指向另一个指针，并且可以进行任意深度的嵌套，导致你可以有多级的间接引用，但在大多数情况这会使你的代码结构不清晰。
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如我们所见，在大多数情况下 Go 语言可以使程序员轻松创建指针，并且隐藏间接引用，如：自动反向引用。
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对一个空指针的反向引用是不合法的，并且会使程序崩溃：
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示例 4.23 [testcrash.go](examples/chapter_4/testcrash.go):
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```go
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package main
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func main() {
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var p *int = nil
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*p = 0
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}
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// in Windows: stops only with: <exit code="-1073741819" msg="process crashed"/>
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// runtime error: invalid memory address or nil pointer dereference
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```
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**问题 4.2** 列举 Go 语言中 * 号的所有用法。
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## 链接
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- [目录](directory.md)
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- 上一节：[时间和日期](04.8.md)
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- 下一节：[控制结构](05.0.md)
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