一个实验带你真正搞懂 Go 结构体方法指针和值的区别

众所周知,Go struct 定义方法时使用指针还是值的区别就是在方法内修改属性值时,用值定义的方法所做的修改只限于方法内,而指针则没有这个局限。
文章如果到这里就结束了,那么就很平平无奇了,于是我打算带大家去做个无聊但是值得思考的实验。
在开始之前,先写段简单的代码跑一下前面说到的东西,顺便让大家熟悉一下接下来实验代码的一些编码规则,哦对了,以下代码写于 2021.08,Go 版本是 1.16.5,如果你看到这篇文章的时候 Go 已经更新了很多个版本了,可能就不适用了。废话不多说,上代码:

package mainimport "fmt"type Foo struct { val int }/** *在这里,我定义了两个 Set 方法,一个 P 结尾,一个 V 结尾,聪明的你肯定很快就反应过来了: *P 即 Pointer,V 即 Value * * 另外我在这里加了个 callBy,方便追踪调用链 */ func (f *Foo) SetP(v int, callBy string) { f.val = v fmt.Printf("In SetP():call by:%s\tval:%d\n", callBy, f.val) }func (f Foo) SetV(v int, callBy string) { f.val = v fmt.Printf("In SetV():call by:%s\tval:%d\n", callBy, f.val) }func main() { f := Foo{0} fmt.Printf("In main():val:%d\n", f.val) fmt.Println("=====================================")f.SetP(1, "main") fmt.Printf("In main(): after f.SetP(1):val:%d\n", f.val) fmt.Println("=====================================")f.SetV(2, "main") fmt.Printf("In main(): after f.SetV(2):val:%d\n", f.val) fmt.Println("=====================================") }

运行结果:
In main():val:0 ===================================== In SetP():call by:mainval:1 In main(): after f.SetP(1):val:1 ===================================== In SetV():call by:mainval:2 In main(): after f.SetV(2):val:1

如我们预期,通过值定义的方法内对属性的修改并不会把影响带到外部。
接下来,开始我们的实验
假如方法套娃,会发生什么? 在我们日常开发时,经常会遇到方法里调用另一个方法,那假如被调用的方法里修改了属性,会发生什么呢?
套娃会有四种情况:PVVPVVPP实际情况可能还会出现更多层的套娃,但是这里我们只需要弄懂一层的,剩下可以按照数学归纳法去理解。),往代码中加四个 Set 方法:
func (f *Foo) SetPV(v int, callBy string) { f.SetV(v+1, callBy+"->SetPV") fmt.Printf("In SetPV(): call by:%s\tval:%d\n", callBy, f.val) f.val = v }func (f Foo) SetVP(v int, callBy string) { f.SetP(v+1, callBy+"->SetVP") fmt.Printf("In SetVP(): call by:%s\tval:%d\n", callBy, f.val) f.val = v }func (f *Foo) SetPP(v int, callBy string) { f.SetP(v+1, callBy+"->SetPP") fmt.Printf("In SetPP(): call by:%s\tval:%d\n", callBy, f.val) f.val = v }func (f Foo) SetVV(v int, callBy string) { f.SetV(v+1, callBy+"->SetVV") fmt.Printf("In SetVV(): call by:%s\tval:%d\n", callBy, f.val) f.val = v }

然后在 main() 里加上:
func main() { f := Foo{0} fmt.Printf("In main():val:%d\n", f.val) fmt.Println("=====================================")f.SetP(1, "main") fmt.Printf("In main(): after f.SetP(1):val:%d\n", f.val) fmt.Println("=====================================")f.SetV(2, "main") fmt.Printf("In main(): after f.SetV(2):val:%d\n", f.val) fmt.Println("=====================================")f.SetPV(3, "main") fmt.Printf("In main(): after f.SetPV(3):val:%d\n", f.val) fmt.Println("=====================================")f.SetVP(4, "main") fmt.Printf("In main(): after f.SetVP(4):val:%d\n", f.val) fmt.Println("=====================================")f.SetVV(5, "main") fmt.Printf("In main(): after f.SetVV(5):val:%d\n", f.val) fmt.Println("=====================================")f.SetPP(6, "main") fmt.Printf("In main(): after f.SetPP(6):val:%d\n", f.val) }

执行结果:
In main():val:0 ===================================== In SetP():call by:mainval:1 In main(): after f.SetP(1):val:1 ===================================== In SetV():call by:mainval:2 In main(): after f.SetV(2):val:1 ===================================== In SetV():call by:main->SetPV val:4 In SetPV(): call by:mainval:1 In main(): after f.SetPV(3):val:3 ===================================== In SetP():call by:main->SetVP val:5 In SetVP(): call by:mainval:5 In main(): after f.SetVP(4):val:3 ===================================== In SetV():call by:main->SetVV val:6 In SetVV(): call by:mainval:3 In main(): after f.SetVV(5):val:3 ===================================== In SetP():call by:main->SetPP val:7 In SetPP(): call by:mainval:7 In main(): after f.SetPP(6):val:6

列个表格:
方法 main() 调用结束时 f.val 第一层方法名/第二层方法结束时 f.val 第二层方法名/方法结束时 f.val
SetPV() 3 SetPV(3) / 1 SetV(3+1) / 4
SetVP() 3 SetVP(4) / 5 SetP(4+1) / 5
SetVV() 3 SetVV(5) / 3 SetV(5+1) / 6
SetPP() 6 SetPP(6) / 7 SetP(6+1) / 7
得出结论:只有整个调用链路都是用指针定义的方法,对属性做的修改才会保留,否则只会在方法内有效,符合最开始说的规则。
到这里你可能以为文章就要结束了,但是并没有,我们重点关注一下 SetVP()
func (f Foo) SetVP(v int, callBy string) { f.SetP(v+1, callBy+"->SetVP") // 看这里,这里可是指针喔,为什么它修改的值,也仅限于 SetVP() 内呢 fmt.Printf("In SetVP(): call by:%s\tval:%d\n", callBy, f.val) f.val = v }

把长得很像的 SetPP() 修改一下:
func (f *Foo) SetPP(v int, callBy string) { f.SetP(v+1, callBy+"->SetPP") // 这里也是指针 fmt.Printf("In SetPP(): call by:%s\tval:%d\n", callBy, f.val) // f.val = v /* 注释掉了这一行 */ }

执行它之后,它修改的值却不仅仅是在 SetPP() 内部!难道 (f Foo) 会导致内部的 (f *Foo) 方法也拷贝了一份?
把指针打印出来确认一下!
func (f *Foo) SetP(v int, callBy string) { fmt.Printf("In SetP():&f=%p\t&f.val=%p\n", &f, &f.val) f.val = v fmt.Printf("In SetP():call by:%s\tval:%d\n", callBy, f.val) }// ... 省略其他方法的修改,都是一样的,只是换个名字而已func (f Foo) SetVP(v int, callBy string) { fmt.Printf("In SetVP(): &f=%p\t&f.val=%p\n", &f, &f.val) f.SetP(v+1, callBy+"->SetVP") fmt.Printf("In SetVP(): call by:%s\tval:%d\n", callBy, f.val) f.val = v }func main() { f := Foo{0} fmt.Printf("In main():val:%d\n", f.val) // ... 省略其他没有修改的地方 }

看看运行结果(我标记了需要重点关注的那三行):
In main():val:0 ?? In main(): &f=0x14000124008&f.val=0x14000124008 ==================================================== In SetP():&f=0x14000126020&f.val=0x14000124008 In SetP():call by:mainval:1 In main(): after f.SetP(1):val:1 ==================================================== In SetV():&f=0x14000124010&f.val=0x14000124010 In SetV():call by:mainval:2 In main(): after f.SetV(2):val:1 ==================================================== In SetPV(): &f=0x14000126028&f.val=0x14000124008 In SetV():&f=0x14000124018&f.val=0x14000124018 In SetV():call by:main->SetPV val:4 In SetPV(): call by:mainval:1 In main(): after f.SetPV(3):val:3 ==================================================== ?? In SetVP(): &f=0x14000124030&f.val=0x14000124030 ?? In SetP():&f=0x14000126030&f.val=0x14000124030 In SetP():call by:main->SetVP val:5 In SetVP(): call by:mainval:5 In main(): after f.SetVP(4):val:3 ==================================================== In SetVV(): &f=0x14000124038&f.val=0x14000124038 In SetV():&f=0x14000124060&f.val=0x14000124060 In SetV():call by:main->SetVV val:6 In SetVV(): call by:mainval:3 In main(): after f.SetVV(5):val:3 ==================================================== In SetPP(): &f=0x14000126038&f.val=0x14000124008 In SetP():&f=0x14000126040&f.val=0x14000124008 In SetP():call by:main->SetPP val:7 In SetPP(): call by:mainval:7 In main(): after f.SetPP(6):val:6

可以发现:
  1. 不管是 (f Foo) 还是 (f *Foo),在方法内部,f 本身都是拷贝的
  2. 属性地址
    2.1. 如果是指针方法,则属性地址继承于调用方
    2.2. 如果是值方法,则属性地址是新开辟的空间地址
至于说套娃调用多了会不会导致内存飙升,这里就不展开讨论了,有兴趣的可以去自己查阅资料或者看看 Go 本身的底层实现。
总结 在这篇文章终于结束之前,总结一下这个无聊的实验对我们的实际开发有哪些有意义的提示:
  • 如果某个方法你需要对属性做临时修改(比如当前方法需要调用其他方法,而目标方法会读取属性值且你不被允许修改目标方法),那么你应该将这个方法定义为值传递的
  • 如果你某个方法定义为值传递的了,那么切记,你在这个方法内直接或者套娃所做的一切修改都不会不会向上传递(作用到调用者那里),但是它会向下传递
本文首发于本人博客:https://yian.me/blog/what-is/go-struct-methods-on-values-or-pointers.html
【一个实验带你真正搞懂 Go 结构体方法指针和值的区别】一个实验带你真正搞懂 Go 结构体方法指针和值的区别
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