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Golang什么時(shí)候該使用指針

社區(qū)管理員 / 777人閱讀

Golang 什么時(shí)候使用指針(Pointer)？什么時(shí)候使用值(Value)？對(duì)于go開發(fā)者來說是一件頭疼的事情， 而且這個(gè)問題似乎沒有絕對(duì)的答案，那是否代表我們可以隨意使用呢？答案當(dāng)然是否定的。本文我將試圖總結(jié)什么場景使用指針更合理。 在開始閱讀前，建議讀者先能夠清晰理解 Golang 指針、類型和值等概念。

本文并不是標(biāo)準(zhǔn)更不是唯一答案，而是自己根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)和社區(qū)的一些討論而總結(jié)的實(shí)踐

有下幾種情形，我們是否需要考慮使用指針：

type SliceHeader struct {
	Data uintptr
	Len  int
	Cap  int
}

  1. 結(jié)構(gòu)體定義的字段

  2. 方法中接受者

  3. 函數(shù)傳參

  4. 函數(shù)和方法返回值

這里我先給出使用一般準(zhǔn)則，后面詳細(xì)介紹不同場景的細(xì)節(jié)。

  • 方法通常使用指針作為接受者， 官方文檔的建議是：如果猶豫，請(qǐng)使用指針;

  • Slices,maps,channels,strings,function value and interface value 這些類型內(nèi)部通過指針實(shí)現(xiàn)，再定一個(gè)指針指向這些類型的變量是多余的;

  • 當(dāng)一個(gè)結(jié)構(gòu)體很復(fù)雜或者需要修改結(jié)構(gòu)體使用指針，其他情況使用值，因?yàn)闉E用指針會(huì)出現(xiàn)一些不可預(yù)料的情況;

什么不需要使用指針


  1. CodeReviewComments中建議傳輸（pass）小型結(jié)構(gòu)體, 如type Point struct{ latitude,longtitude float64 },使用原始類型，除非需要修改它們，理由有以下幾點(diǎn)


  • 值語義可以避免歧義，因?yàn)橹羔橆愋偷馁x值；

  • 犧牲干凈的語義換取速度并不是Golang所推薦的做法，有時(shí)值傳遞性能更好，因?yàn)橹祩鬟f能夠避免緩存遺漏和隊(duì)分配；

  1. 對(duì)于切片，不需要使用指針指向它，仍然可以改變其元素，這是因?yàn)榍衅瑑?nèi)部是通過指針指向底層數(shù)組實(shí)現(xiàn)的， 標(biāo)準(zhǔn)庫中io.Reader.Read(p []byte)函數(shù)中即通過傳遞值類型實(shí)現(xiàn)對(duì)切片 p 的修改。其實(shí)切片也可以當(dāng)作是小型結(jié)構(gòu)體，其定義如下， 在 64 位系統(tǒng)一個(gè)切片變量只占用 24 個(gè)字節(jié)。同樣地，對(duì)于 map 和 channel 類型，通常也不需要使用指針。

  2. 對(duì)于slices you'll reslice(更改其起始元素位置/長度/容量),如內(nèi)置函數(shù)func append(slice []Type, elems ...Type) []Type， 接受一個(gè)切片，返回新的切片。返回一個(gè)新數(shù)組會(huì)讓調(diào)用者更清晰地理解函數(shù)的語義。

什么時(shí)候必須使用指針

對(duì)于以下場景，使用指針是必須的：

  1. 如果結(jié)構(gòu)體中包含sync.Mutex獲取類似其他同步字段時(shí)，由于這類字段類型是禁止拷貝的，所以無論其方法的接受者， 還是其作為參數(shù)和返回值都應(yīng)該使用指針：

  2. type FIFO struct {
	lock sync.RWMutex
	cond sync.Cond
	items map[string]interface{}
	queue []string
	populated bool
	initialPopulationCount int
	keyFunc KeyFunc
	closed bool
}

// Close the queue.
func (f *FIFO) Close() {
	f.lock.Lock()
	defer f.lock.Unlock()
	f.closed = true
	f.cond.Broadcast()
}

// NewFIFO returns a Store which can be used to queue up items to
// process.
func NewFIFO(keyFunc KeyFunc) *FIFO {
	f := &FIFO{
		items:   map[string]interface{}{},
		queue:   []string{},
		keyFunc: keyFunc,
	}
	f.cond.L = &f.lock
	return f
}

結(jié)構(gòu)中定義

結(jié)構(gòu)體中，除了需要考慮是否內(nèi)存的占用之外，還需要考慮結(jié)構(gòu)體的用途，一般主要分為工具結(jié)構(gòu)體和資源結(jié)構(gòu)體， 資源結(jié)構(gòu)體很容易理解，主要包括VO,DAO,Entity等，這類結(jié)構(gòu)體一般用于模塊或分層之間的通信。對(duì)于這類結(jié)構(gòu)體， 如用于序列化的結(jié)構(gòu)體，根據(jù)序列化協(xié)議和庫可能有所區(qū)別，如Golang默認(rèn)的Json序列化協(xié)議對(duì)于是否顯示字段， 定義為指針可以可好解決。下面是kubernetes IngressSpec的定義。

// IngressSpec describes the Ingress the user wishes to exist.
type IngressSpec struct {
	IngressClassName *string `json:"ingressClassName,omitempty" protobuf:"bytes,4,opt,name=ingressClassName"`
	Backend *IngressBackend `json:"backend,omitempty" protobuf:"bytes,1,opt,name=backend"`
	TLS []IngressTLS `json:"tls,omitempty" protobuf:"bytes,2,rep,name=tls"`
	Rules []IngressRule `json:"rules,omitempty" protobuf:"bytes,3,rep,name=rules"`
}

我們可以看到字段IngressClassName定義為指針類型，就是為了序列化時(shí)更方便處理。 工具結(jié)構(gòu)體通常指非資源結(jié)構(gòu)體,主要是controller,config,factory和自定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型， 這些結(jié)構(gòu)體往往更需要考慮內(nèi)存占用。

性能

使用指針并不是總能提升性能。使用指針可以避免值拷貝，減少棧內(nèi)存的占用，由于堆內(nèi)存的分配會(huì)導(dǎo)致GC頻繁地執(zhí)行，從而降低性能， 而值傳遞則不會(huì)。我們通過下面的實(shí)例Demo驗(yàn)證。

以下兩個(gè)函數(shù)分別通過值拷貝和指針共享結(jié)構(gòu)體：

分別進(jìn)行進(jìn)行基準(zhǔn)測試：

執(zhí)行基準(zhǔn)測試,benchstat工具需要下載，鏈接為perf：

image.png

可以看出，這時(shí)候通過值傳遞的方式執(zhí)行更快，內(nèi)存占用也更少。關(guān)于如何分析Golang程序和代碼段性能， 后續(xù)我會(huì)總結(jié)一篇博客多帶帶介紹。

總結(jié)

本篇博文，簡單介紹怎樣如何使用指針更合理，其實(shí)很多場景都沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，更多的是性能和語義兩者的權(quán)衡。 掌握Golang中類型，值，指針類型等基礎(chǔ)概念才能優(yōu)雅地使用指針。遇到疑惑的參考標(biāo)準(zhǔn)庫中的實(shí)現(xiàn)和借鑒一些成熟的項(xiàng)目中的實(shí)踐；


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