我理解的指针与引用

前端之家收集整理的这篇文章主要介绍了我理解的指针与引用前端之家小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。

最近在学习Golang的过程中,发现一个有意思的事情,有的文章函数调用传参时 slice 是引用传递,有的说是值传递。为什么同一个东西大家会不同认识?为了搞清楚其本质,我进行了以下内容的研究:

  1. 变量的变量名、变量值、变量地址在内存中是怎么样的?
  2. 指针的定义是什么?引用的定义是什么?二者有什么关系?
  3. 函数传参中值传递、指针传递与引用传递到底有什么不一样?
  4. Go中 slice 在传入函数时到底是不是引用传递?如果不是,在函数内为什么能修改其值?

为了避免文章写的过长,看了想瞌睡,分成两篇文章来解释这个问题,本文先解决问题1跟2,下一篇说明余下的问题。

变量名程序员给地址取的外号

上学的时候,老师讲变量是存在内存中的,内存就像一排排抽屉组成的,每个抽屉上面有个编号,我们定义一个变量,就是把想放的东西放到这个对应编号的抽屉里。比如: int a = 10,用图来表示下:

这里:变量的名字叫 a ,变量的值是:10,变量的地址是:0x 00000001
那么问题来了,变量的值我们知道是放在了抽屉里(内存中),每个抽屉有编号(地址),但是变量的名字 a 存放在哪里呢?或者说它会存在于内存中吗?

大家想一个问题,如果变量的名字要存放在内存中,那么肯定分配一个空间给他,保存它的空间有个地址,这个地址是不是又得有个地方存起来程序才能找到?如果真是这样设计,那么代码根本没发写、无法运行了。

其实变量名仅仅是写给程序员看的,让我们写代码的时候知道这个变量有什么用,能够通过名字调用变量的值。因为如果直接给你一个地址 0x 23004123,你知道这是要干嘛吗?代码经过编译后,最终都会转换成机器码,我们定义的变量名就都不存在了,存在的只有地址跟值。

指针其实很普通

有了上面的理解,再来一个特殊的变量:指针变量。什么叫指针变量呢?其实就是这个变量里边存放的是一个变量的地址,通过这个地址,机器可以找到对应变量的值,例如:int * pa = &a,就表示变量 pa 抽屉里放的是 a 的地址,它的类型是:int*,继续看图:

这里需要重要说明的是:指针pa与a的关系是:a抽屉里边放的是变量值10,pa放的是变量的地址:0x00000001,这里一定要记住,下面说引用的时候才更容易理解。

引用就是变量的另一名字

继续谈引用,引用与指针我们经常傻傻分不清,因为它们的行为确实非常诡异,看起来效果非常相似,看代码

由于引用的概念是在 c++ 中引入的,因此下面的代码使用c++,仅仅是一些打印而已,放心看下去

int main() {
    int a = 10;// 变量
    int * pa = &a; // 指针
    int & b = a; // 引用

    printf("a: %d\n",a);// a: 10
    printf("*pa: %d\n",*pa);// *pa: 10
    printf("b: %d\n",b);// b: 10

    *pa = 20;
    printf("a: %d\n",a);// a: 20
    printf("*pa: %d\n",*pa);// *pa: 20
    printf("b: %d\n",b);// b: 20

    b = 30;
      printf("a: %d\n",a);// a: 30
    printf("*pa: %d\n",*pa);// *pa: 30
    printf("b: %d\n",b);// b: 30

      a = 40;
      printf("a: %d\n",a);// a: 40
    printf("*pa: %d\n",*pa);// *pa: 40
    printf("b: %d\n",b);// b: 40
    return 0;
}

通过上面的代码我们发现,指针与引用都能达到一个效果:都有能力修改a的值,指针前面讲过了,因为它保存了a的地址,通过解引用操作后,实际上就是打开了a的抽屉,因此可以进行修改。那么引用又是怎么办到的?这里注意一个细节:*pa = 20; c = 30;a = 40。我们看到操作c的时候与操作a是一样的方式:直接使用变量名,但是pa要想改变a的值,必须进行 *pa 操作(解引用),如果直接 pa=20,这仅仅是改变的pa的值,让他指向了另外一个地址。

为什么引用与变量是一样的操作方式?先来看一下引用的定义:

引用就是某一变量的一个别名,对引用的操作与对变量直接操作完全一样。

那么别名是什么意思呢?继续看图,一看就懂

看到了吧?a就是b,b就是a。系统并不会为引用额外分配空间进行存储,甚至可以简单理解为:这个别名仅仅是为了给程序员看的,到机器码层面的时候,他们都会变成地址:0x 00000001。

有码为证

通过上面的分析不知道你理解了几分?或者你是不是对指针与引用还是半信半疑?没关系,写点代码证明一下即可,我们要证明的是:
- 引用是变量的别名,那么它的地址应该与变量一致;
- 指针保存的是变量的地址,那么它的值是变量的地址,它自身的地址与变量不同。

为了证明,程序设计如下:定义一个变量,分别赋值给指针、引用,然后检查他们对应的值与地址。

int main() {
    int a = 10;
    printf("%d\n",a);
    printf("%p\n",&a);

    printf("~~~~~~~~~~~~~~\n");
    int * b = &a;
    printf("%p\n",b);
    printf("%p\n",&b);

    printf("~~~~~~~~~~~~~~\n");
    int & c = a;
    printf("%d\n",c);
    printf("%p\n",&c);
    return 0;
}

获得输出

10 // 变量a的值
0x7ffee3c7a768 // 变量a的地址 ~~~~~~~~~~~~~~
0x7ffee3c7a768 // 指针的值,是变量a的地址
0x7ffee3c7a760 // 指针变量自己的地址 ~~~~~~~~~~~~~~
10 // 变量a的值
0x7ffee3c7a768 // 引用变量c的地址,与变量a的地址完全一样

在上面如果指针想要打印变量a的值,需要解引用操作:printf(“%d\n”,*b);

小结

  • 变量由三分部分构成:变量名、变量值、变量地址;
  • 变量名实际上只是给程序员看的,编译后的代码中并不存在变量名;
  • 指针变量就是一个变量存储了另外一个变量的地址,系统也会为他分配内存空间来存储这个地址;
  • 引用实际是变量的别名,他跟变量有相同的地址。

下次预告:
1. 函数传参中值传递、指针传递与引用传递到底有什么不一样?
2. 为什么说 slice 是引用类型?
3. Go中 slice 在传入函数时到底是不是引用传递?如果不是,在函数内为什么能修改其值?

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