Go語言入門系列(五)之指針和結構體的使用


Go語言入門系列前面的文章:

1. 指針

如果你使用過C或C++,那你肯定對指針這個概念不陌生。

我們需要先介紹兩個概念:內存和地址。

1.1. 內存和地址

我們寫的代碼都存儲在外存(C盤、D盤)中,比如我存在了D:\Work\Program\go目錄下。如果你想要運行你的代碼,必須先把你的代碼加載進內存中,然后交給CPU執行計算,而CPU計算的結果也會存到內存中。

內存的存取速度快,其中有許多存儲單元用來存儲數據,CPU能在內存中直接找到這些數據。這是因為內存中的每個位置都有一個獨一無二的地址標識。可以把內存看成一幢有許多房間的大樓,每個存儲單元是一個房間,存儲的數據是房間中的物品,地址就是房間號。

所以對CPU來說,如果想找到某個房間中的物品(從內存中取數據),或者向某個房間中放物品(向內存中存數據),我們必須知道房間號(內存地址)。

內存地址通常是一串16進制的數字,如果寫代碼時存個整數1或取個整數1都需要寫這么一串數字,那太麻煩了。所以高級語言為我們提供了一個便利,用我們人能記住的“名字”來代替這串數字。

這些“名字”就是變量名

var a int = 1
var b int = 2
var c int = 333
var d int = 6666

變量名和地址的關聯由編譯器替我們做,硬件訪問的仍然是內存地址。

1.2. 什么是指針?

簡單地來說,指針也是一個變量,只不過這個變量中存的不是我們平常用到的1、2、3、"Hello"、true等值,而是其他變量的地址。

之所以取名指針,是因為指針變量b中保存了變量a的地址,我們可以通過該指針變量b找到變量a,如果畫圖看起來,看起來就像是指針b指向了變量a

還可以有指針的指針:

1.3. 指針的使用

聲明一個指針:

var p *int

*int表示p是一個int類型指針,p指針中存的是一個int類型變量的地址,這意味着p中不能存其他類型變量的地址。

如何獲取某個變量的地址呢?使用操作符&

var a int = 66 //a是值為66的int變量
p = &a //將a的地址賦給指針p

那么如何根據指針中的地址找到對應的變量呢?使用操作符*

var b = *p //根據p中的值找到a,將其值賦給b
fmt.Println(b) //66

*p = 99 //根據p中的值找到a,改變a的值
fmt.Println(a) //99

一定要注意指針的初始化,如果不初始化,則指針的的值是其零值——nil。對未初始化的指針賦值,則會出問題:

var p *int //只聲明,未初始化
*p = 12 //報錯:invalid memory address or nil pointer dereference

原因是指針p中沒值,是個nil,自然就無法根據地址找到變量。如果你想使用指針,必須先確保你的指針中有合法的內存地址才行。應當這樣寫:

var a int
var p *int = &a //p被初始化為a的地址
*p = 12 //根據p的值找到a,12賦值給a
//或者
var a int
var p *int
p = &a //a的地址賦給p
*p = 12 //根據p的值找到a,12賦值給a

下面是一個完整的例子:

package main

import "fmt"

func main() {
	var a int = 66 //變量a
	var p *int = &a //指針p指向a
	var b = *p //獲取p指向的變量a的值
	fmt.Println("a =",a, ", b =", b, ", p =", p)
	fmt.Println("a的地址 =", &a, ", b的地址 =", &b, ", p的地址 =", &p)

	*p = 12 //改變p指向的變量a的值

	fmt.Println("a =",a, ", b =", b, ", p =", p)
	fmt.Println("a的地址 =", &a, ", b的地址 =", &b, ", p的地址 =", &p)

	var pp **int = &p //指針pp指向指針p
	var c = *pp //獲取pp指向的p的值
	var d = **pp //獲取pp指向的p指向的a的值
	fmt.Println("pp =", pp, ", c =", c, ", d =", d)
	fmt.Println("pp的地址 =", &pp, ", c的地址 =", &c, ", d的地址 =", &d)
}

2. 結構體 (struct)

2.1. 基本使用

和C語言一樣,Go語言中也有結構體。

結構體就是一組字段/屬性的集合。有了結構體,我們可以根據自己的需求定義自己的類型。比如狗,肯定不能用基本數據類型來表示,因為狗身上有許多屬性:string類型的姓名、int類型的年齡等等,狗是一個擁有許多屬性的集合,換句話說,狗是一個結構體。我們可以定義一個dog類型的結構體來表示狗。

結構體的聲明方式:

type 結構體名字 struct {
    字段名1 類型1
    字段名2 類型2
    ...
}

下面是結構體dog的聲明:

type dog struct {
    name string
    age int
}

聲明了結構體后,就可以使用它。

首先,只要你正確聲明了結構體后,你就能像使用intstring等基本類型聲明變量一樣去聲明dog類型的變量,然后,你就能給聲明的變量d的字段賦值了,通過點號.來訪問結構體的字段

var d dog //聲明一個dog類型的變量d
d.name = "哮天犬"
d.age = 3

除此之外,還有幾種聲明方式。

你可以按照字段順序直接賦值

d := dog{"哮天犬", 3}

或者指定字段賦值,這樣可以忽略字段順序:

d := dog{age:3, name:"哮天犬"}

下面是一個完整的例子:

package main

import "fmt"

type dog struct {
	name string
	age int
}

func main() {
	var d dog //聲明一個dog類型的變量d
	d.name = "哮天犬"
	d.age = 3

	d1 := dog{"哮地犬", 2}
	
	d2 := dog{age:4, name:"哮人犬"}

	fmt.Println(d, d1, d2)
}

2.2. 結構體指針

我們可以獲取結構體的指針:

d := dog{"哮地犬", 2}
p := &d //獲取到d的地址

可以根據結構體指針訪問其字段:

n := (*p).name
fmt.Println(n) //哮天犬

這種方式比較麻煩,Go語言提供了隱式間接引用:

n := p.name //這樣也行
fmt.Println(n)

我們可以通過new函數給結構體分配一個指針。

先介紹一下new函數:new函數用於給各種類型的內存分配。new(T)會給T類型分配對其合適的內存空間,用T類型的零值填充,並返回其地址,是一個*T類型的值。換句話說,該函數會返回一個指向T類型零值的指針。

p := new(dog)
fmt.Printf("%T\n", p) //*main.dog
fmt.Println(p) //&{ 0}
fmt.Println(*p) //{ 0}

從上面打印的三行語句中也可以看出,new(dog)返回的是一個指針。

2.3. 結構體嵌套

一個結構體也可以作為另一個結構體的字段,下面是一個例子:

package main

import "fmt"

type people struct {
	name string
	age int
	d dog
}

type dog struct {
	name string
	age int
}

func main() {
	a := people{"行小觀", 18, dog{"小狗", 2}}
	fmt.Println(a) //{行小觀 18 {小狗 2}}
	fmt.Println(a.d) //{小狗 2}
	fmt.Println(a.name) //行小觀
	fmt.Println(a.d.name) //小狗
}

也可以使用匿名字段,何為匿名字段?顧名思義,只提供類型,不寫字段名:

package main

import "fmt"

type people struct {
	name string
	age int
	dog //匿名字段
}

type dog struct {
	name string
	age int
}

func main() {
	a := people{"行小觀", 18, dog{"小狗", 2}}
	fmt.Println(a) //{行小觀 18 {小狗 2}}
	fmt.Println(a.dog) //{小狗 2}
	fmt.Println(a.name) //行小觀
	fmt.Println(a.dog.name) //小狗
}

作者簡介

我是「行小觀」,於千萬人中的一個普通人。陰差陽錯地走上了編程這條路,既然走上了這條路,那么我會盡可能遠地走下去。

我會在公眾號『行人觀學』中持續更新「Java」、「Go」、「數據結構和算法」、「計算機基礎」等相關文章。

歡迎關注,我們一起踏上行程。

本文章屬於系列文章《Go語言入門系列》。

如有錯誤,還請指正。


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