pointers - 在 Go 中使用指针有什么意义？

Question

我知道 Go 中的指针允许改变函数的参数，但如果它们只采用引用(使用适当的 const 或 mutable 限定符)，那岂不是更简单。现在我们有了指针和一些内置类型，如 map 和 channel ，隐式通过引用传递。

我是否遗漏了什么或者 Go 中的指针只是一个不必要的复杂问题？

Answer 1

指针之所以有用有几个原因。指针允许控制内存布局(影响 CPU 缓存的效率)。在 Go 中，我们可以定义一个所有成员都在连续内存中的结构:

type Point struct {
  x, y int
}

type LineSegment struct {
  source, destination Point
}

在这种情况下，Point 结构嵌入在 LineSegment 结构中。但是你不能总是直接嵌入数据。如果要支持二叉树或链表等结构，则需要支持某种指针。

type TreeNode {
  value int
  left  *TreeNode
  right *TreeNode
}

Java、Python 等没有这个问题，因为它不允许你嵌入复合类型，所以不需要在语法上区分嵌入和指向。

使用 Go 指针解决的 Swift/C# 结构问题

一个可能的替代方法是像 C# 和 Swift 那样区分 struct 和 class。但这确实有局限性。虽然您通常可以指定函数将结构作为 inout 参数以避免复制结构，但它不允许您存储对结构的引用(指针)。这意味着当您发现它有用时，您永远不能将结构视为引用类型，例如创建一个池分配器(见下文)。

自定义内存分配器

您还可以使用指针创建自己的池分配器(这非常简化，删除了许多检查以显示原理):

type TreeNode {
  value int
  left  *TreeNode
  right *TreeNode

  nextFreeNode *TreeNode; // For memory allocation
}

var pool [1024]TreeNode
var firstFreeNode *TreeNode = &pool[0] 

func poolAlloc() *TreeNode {
    node := firstFreeNode
    firstFreeNode  = firstFreeNode.nextFreeNode
    return node
}

func freeNode(node *TreeNode) {
    node.nextFreeNode = firstFreeNode
    firstFreeNode = node
}

交换两个值

指针还允许您实现 swap。那就是交换两个变量的值:

func swap(a *int, b *int) {
   temp := *a
   *a = *b
   *b = temp
}

结论

Java 一直无法在 Google 等地方完全取代 C++ 进行系统编程，部分原因是由于缺乏控制内存布局和使用的能力(缓存未命中会影响性能)，因此无法将性能调整到相同的范围显著地)。 Go 的目标是在许多领域取代 C++，因此需要支持指针。