Go语言 参数传递究竟是值传递还是引用传递的问题分析

之前我们谈过，在Go语言中的引用类型有：映射（map），数组切片（slice），通道（channel），方法与函数。起初我一直认为，除了以上说的五种是引用传递外，其他的都是值传递，也就是Go语言中存在值传递与引用传递，但事实真的如所想的这样吗？

我们知道在内存中的任何东西都有自己的内存地址，普通值，指针都有自己的内存地址

i := 10
ip := &i
i的内存地址为: 0xc042060080,i的指针的内存地址为 0xc042080018

 

比如 我们创建一个整型变量 i，该变量的值为10，有一个指向整型变量 i 的指针ip，该ip包含了 i 的内存地址 0xc042060080 。但是ip也有自己的内存地址 0xc042080018。

那么在Go语言传递参数时，我们可能会有以下两种假设：
①函数参数传递都是值传递，也就是传递原值的一个副本。无论是对于整型，字符串，布尔，数组等非引用类型，还是映射（map），数组切片（slice），通道（channel），方法与函数等引用类型，前者是传递该值的副本的内存地址，后者是传递该值的指针的副本的内存地址。

②函数传递时，既包含整型，字符串，布尔，数组等非引用类型的值传递，传递该值的副本，也包括映射（map），数组切片（slice），通道（channel），方法与函数等引用类型的引用传递，传递该值的指针。

现在我们根据上述两种假设来探讨一下。

首先我们知道对于非引用类型：整型，字符串，布尔，数组在当作参数传递时，是传递副本的内存地址，也就是值传递

func main() {
   i := 10 //整形变量 i
   ip := &i //指向整型变量 i 的指针ip,包含了 i 的内存地址
   fmt.Printf("main中i的值为：%v，i 的内存地址为：%v，i的指针的内存地址为：%v
",i,ip,&ip)
   modifyBypointer(i)
   fmt.Printf("main中i的值为：%v，i 的内存地址为：%v，i的指针的内存地址为：%v
",i,ip,&ip)
}

func modify(i int) {
   fmt.Printf("modify i 为：%v，i的指针的内存地址为：%v
",i,&i)
   i = 11
}

----output---- 
main中 i 的值为：10，i 的内存地址为：0xc0420080b8，i 的指针的内存地址为：0xc042004028
modify i 为：10，i 的指针的内存地址为：0xc0420080d8
main中 i 的值为：10，i 的内存地址为：0xc0420080b8，i 的指针的内存地址为：0xc042004028

上面在函数接收的参数中没有使用指针，所以在传递参数时，传递的是该值的副本，内存地址会改变，因此在函数中对该变量进行操作不会影响到原变量的值。

内存分布图如下：

 

非引用类型传递内存分析 .png

如果我将上面函数的参数传递方式改一下，改为接收参数的指针

func main() {
   i := 10 //整形变量 i
   ip := &i //指向整型变量 i 的指针ip,包含了 i 的内存地址
   fmt.Printf("main中i的值为：%v，i 的内存地址为：%v，i的指针的内存地址为：%v
",i,ip,&ip)
   modifyBypointer(ip)
   fmt.Printf("main中i的值为：%v，i 的内存地址为：%v，i的指针的内存地址为：%v
",i,ip,&ip)
}

func modifyBypointer(i *int) {
   fmt.Printf("modifyBypointer i 的内存地址为：%v，i的指针的内存地址为：%v
",i,&i)
   *i = 11
}

---output---
main中i的值为：10，i 的内存地址为：0xc042060080，i的指针ip的内存地址为：0xc042080018
modifyBypointer i 的内存地址为：0xc042060080，i的指针ip的内存地址为：0xc042080028
main中i的值为：11，i 的内存地址为：0xc042060080，i的指针ip的内存地址为：0xc042080018

将函数的参数改为传递指针后，函数内部对变量的修改就会影响到原变量的值，且不会影响到原变量的内存地址。但是可以看出main中各个参数的内存地址与函数中接收到的内存地址不一致，也就是说指针作为函数参数的传递过程中，是传递了该指针的副本地址，不是原指针地址。

那么既然函数中的指针地址与main中的指针地址不一致，那么我们在函数中对变量进行修改时，函数中对变量的修改又怎么会影响到main中原变量的值呢？

这是因为，虽然函数中的指针地址与main中的指针地址不一致，但是它们都指向同一个整形变量的内存地址，所以无论哪一方对变量i进行操作都会影响到变量i，且另一方是可以观察到的。

我们来看一下这个内存分布图

 

引用类型传递内存分析.png

到目前为止，我们验证了非引用类型和指针的参数传递都是传递副本，那么对于引用类型的参数传递又是如何的呢？

①映射map
我们使用make初始化一个映射map时，实际上返回的是该映射map的一个指针，具体源码如下

// makemap implements Go map creation for make(map[k]v, hint).
// If the compiler has determined that the map or the first bucket
// can be created on the stack, h and/or bucket may be non-nil.
// If h != nil, the map can be created directly in h.
// If h.buckets != nil, bucket pointed to can be used as the first bucket.
func makemap(t *maptype, hint int, h *hmap) *hmap {}

也就是说，对于引用类型map来讲，实际上在作为传递参数时还是使用了指针的副本进行传递，属于值传递。

②chan类型
使用make初始化 chan类型，底层其实跟map一样，都是返回该值的指针

func makechan(t *chantype, size int) *hchan {}

③Slice类型
Slice类型对于之前的map，chan类型不太一样，比如下面这个代码示例

func main() {
   i := []int{1,2,3}
   fmt.Printf("i:%p
",i)
   fmt.Println("i[0]:",&i[0])
   fmt.Printf("i:%v
",&i)
}
---output---
i:0xc04205e0c0
i[0]: 0xc04205e0c0
i:&[1 2 3]

我们可以看到，使用&操作符表示slice的地址是无效的，而且使用%p输出的内存地址与slice的第一个元素的地址是一样的，那么为什么会出现这样的情况呢？
我们来看一下在 fmt/print.go中的printValue函数源码

case reflect.Ptr:
   // pointer to array or slice or struct? ok at top level
   // but not embedded (avoid loops)
   if depth == 0 && f.Pointer() != 0 {
      switch a := f.Elem(); a.Kind() {
      case reflect.Array, reflect.Slice, reflect.Struct, reflect.Map:
         p.buf.WriteByte('&') //这就是 使用 &打印地址输出结果前面带有“&”的原因
         p.printValue(a, verb, depth+1) //然后递归获取vaule的内容
         return
      }
   }

如果是slice或者数组就用[]包围

} else {
   p.buf.WriteByte('[')
   for i := 0; i < f.Len(); i++ {
      if i > 0 {
         p.buf.WriteByte(' ')
      }
      p.printValue(f.Index(i), verb, depth+1)
   }
   p.buf.WriteByte(']')
}

以上就是为什么使用 fmt.Printf("i:%v ",&i) 会输出 i:&[1 2 3]的原因。

然后我们再来分析一下为什么使用%p输出的内存地址与slice的第一个元素的地址是一样的。

继续看fmt/print.go中的 fmtPointer 源码

func (p *pp) fmtPointer(value reflect.Value, verb rune) {
   var u uintptr
   switch value.Kind() {
   case reflect.Chan, reflect.Func, reflect.Map, reflect.Ptr, reflect.Slice, reflect.UnsafePointer:
      u = value.Pointer()
   default:
      p.badVerb(verb)
      return
   }

通过源代码发现，对于chan、map、slice，Func等被当成指针处理，通过value.Pointer获取对应的值的指针。

value.Pointer的源码如下：

// 如果v的类型是Func，则返回的指针是底层代码指针，但不一定足以唯一地标识单个函数。 
// 唯一的保证是当且仅当v是nil func值时结果为零。
//
//如果v的类型是Slice，则返回的指针指向切片的第一个元素。 
//如果切片为nil，则返回值为0。如果切片为空但非nil，则返回值为非零。
func (v Value) Pointer() uintptr {
   k := v.kind()
   switch k {
   case Chan, Map, Ptr, UnsafePointer:
      return uintptr(v.pointer())
   case Func:
      if v.flag&flagMethod != 0 {
         f := methodValueCall
         return **(**uintptr)(unsafe.Pointer(&f))
      }
      p := v.pointer()
      // Non-nil func value points at data block.
      // First word of data block is actual code.
      if p != nil {
         p = *(*unsafe.Pointer)(p)
      }
      return uintptr(p)

   case Slice:
      return (*SliceHeader)(v.ptr).Data 
   }
   panic(&ValueError{"reflect.Value.Pointer", v.kind()})
}

所以当是slice类型的时候，fmt.Printf返回是slice这个结构体里第一个元素的地址。说到底，又转变成了指针处理，只不过这个指针是slice中第一个元素的内存地址。之前说Slice类型对于之前的map，chan类型不太一样，不一样就在于slice是一种结构体+第一个元素指针的混合类型，通过元素array(Data)的指针，可以达到修改slice里存储元素的目的。

type slice struct {
        array unsafe.Pointer  //这里的指针其实是第一个元素的指针
        len   int
        cap   int
}

根据slice与map，chan对比，我们可以总结一条规律：
可以通过某个变量类型本身的指针（如map，chan）或者该变量类型内部的元素的指针（如slice的第一个元素的指针）修改该变量类型的值。

因此slice也跟chan与map一样，属于值传递，传递的是第一个元素的指针的副本。

总结：在Go语言中只存在值传递（要么是该值的副本，要么是指针的副本），不存在引用传递。之所以对于引用类型的传递可以修改原内容数据，是因为在底层默认使用该引用类型的指针进行传递，但是也是使用指针的副本，依旧是值传递。

思考问题：
①既然slice是使用第一个元素的内存地址作为slice的指针，那么如果出现两个相同的slice，它们的指针岂不会相同

②slice在作为参数传递时，可以修改原slice的数据，那么可以修改原slice的len和cap吗

参考文章
Go语言参数传递是传值还是传引用
go中fmt.Println(&array)打印的是数组地址吗

转载：https://www.jianshu.com/p/f201d6da488a