你知道在啥情況下使用Go指標嗎?

2021-09-24 16:01:34
本文由教學欄目給大家介紹在什麼情況下使用Go指標(Go Pointer),希望對需要的朋友有所幫助!

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Go 程式碼中使用指標對於新手來說不太友好,尤其有時很難區分使用場景。

我認為使用指標時最大的誤解之一就是覺得 Go 中指標和 C 語言中的指標非常像。然而,事情並非如此。指標在 Go 中不像它們在 C/C++ 中那樣工作。

本文將一起探討如何正確使用 Go 指標(Go Pointer)。

錯誤結論:使用指標效能更優?

普遍認為當使用指標時,應用將會執行的更快,因為這將避免一直進行值複製。在 Go 中我們有同樣的想法也就不足為奇了。

然而,Go 中指標傳遞通常都比值傳遞慢。這是 Go 是具有垃圾回收機制語言的一個結果。當你向一個函數傳遞指標, Go 需要執行逃逸分析來確定變數是應該儲存在堆中,還是棧中。 這已經增加了一些額外的開銷,但除此之外變數可以儲存在堆中。當你在堆中儲存一個變數,你也就在 GC 執行時損失了時間。

Go 的一個便捷的功能是你可以通過執行命令 go build -gcflags="-m" 來檢查逃逸分析做了什麼。如果你這樣做,Go 將告訴你一個變數是否逃到堆上:

./main.go:44:20: greet ... argument does not escape
./main.go:44:21: greeting escapes to heap
./main.go:44:21: name escapes to heap

如果一個變數沒有逃逸到堆中,它就在棧中。棧是不需要垃圾回收器來清除變數的,它只做 push/pop 操作。

如果任何內容都進行值傳遞,那麼將一直在棧中做相關處理,這不會帶來垃圾回收方面的開銷。(GC 將按預設設定執行。堆中內容越少使得 GC 需要做的事情也越少)。

現在你知道了吧,使用指標反而會降低效能,那麼什麼時候需要使用指標呢?

拷貝大的資料結構

指標是否一直表現的比值傳遞差呢?顯然不是這樣的。對大的資料結構進行處理時,指標將發揮作用。這樣可能會使得垃圾回收的開銷被拷貝大量資料的開銷抵消掉。

當我提到這點時,總是被問到‘那個巨量資料應該多大’?

我覺得這裡沒有一個固定的數值,凡是與效能相關的,都應該對其進行基準測試。 Go 有內建的強大的基準測試工具,完全可以利用起來

可變性

唯一能修改函數引數的方式是傳指標。預設對值的修改都是在副本上進行的。因此這些修改不能在呼叫它的函數中體現。

看下面的程式碼:

type person struct {
 name string
}func main() {
 p := person{"Richard"}
 rename(p)
 fmt.Println(p)
}func rename(p person) {
 p.name = "test"
}

輸出是 Richard ,因為對 person 的修改是在它的副本上進行的。如果要改變底層 person 物件的值,需要使用指標。

func main() {
 p := person{"Richard"}
 rename(&p)
 fmt.Println(p)
}func rename(p *person) {
 p.name = "test"
}

如上,輸出 test 。可變性是指標在 Go 中使用的一種情景。這是否是好事,還需要討論。

API 一致性

使用指標可以維持最新值。這可以保持 API 一致性,即使不是所有的方法都改變它的值。

因此,這個:

func (p *person) rename(s string) {
   p.name = s 
}func (p *person) printName() {
  fmt.Println(p.name)
}

優於

func (p *person) rename(s string) {
   p.name = s 
}func (p person) printName() {
  fmt.Println(p.name)
}

雖然為了一致性並不需要在 printName 中使用指標。但是這將使得 API 更簡單,避免去記到底哪裡需要參照。

表示缺失

一般值在使用時,具有預設零值。但有些情景需要知道某個事物是缺少或未填充值。例如一個結構體包含學生的考試分數,如果結構體是空且有分數 0 ,這表示這個學生考的不好,還是壓根沒有參加考試呢?

指標的預設零值是 nil 指標,表示沒有設定值。也可以像下面這樣實現這種要求:

type exam struct {
    score   int
    present bool
}

使用單獨的 present 欄位表示學生沒有參加考試。

為什麼我選擇值?

這多少會有些主觀意識在裡面。不同的人對程式設計有不同的理解,所以不要求大家觀念一致

我相信讓 Go 中值儘量有預設值是有意義的。這也許不適用所有的場景,但在我開來這可以避免造成一個大的事故。使用值替代指標不會因空指標造成 Tony Hoare 的 「百萬美元失誤」。

預設零值是很有用的,可以避免大量的宣告。

另一個好處是易變性造成的問題比它解決的問題多的得多。易變性給函數帶來的副作用同時使得偵錯變得更加困難。 通過讓函數返回修改之後的結構體,可以避免這種突變。

重寫之前的例子

func main() {
 p := person{"richard"}
 p = rename(p)
 fmt.Println(p)
}func rename(p person) person {
 p.name = "test"
 return p
}

這也是 append 如何工作的,所以並不陌生。

x := []int{1,2}
x = append(x, 3)
x = append(x, 4)

鑑於指標的安全性,和值處理比指標處理更快,使用指標需要反覆斟酌。

原文地址:https://medium.com/@meeusdylan/when-to-use-pointers-in-go-44c15fe04eac

譯文地址:https://learnku.com/go/t/60923

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