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Golang指针数组与指针切片区别与使用

P粉602998670

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发布时间:2025-09-03 08:07:01

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来源于php中文网

原创

指针数组是固定大小的指针容器,内存连续且不可变;指针切片是动态可变的指针集合,支持灵活扩容与操作,适用于数量不确定的场景。

golang指针数组与指针切片区别与使用

在Golang的世界里,指针是绕不开的话题,而当指针与数组、切片这两种数据结构结合时,很多初学者,甚至一些有经验的开发者,都会感到一丝困惑。究其核心,"指针数组"(

[N]*T
)和"指针切片"(
[]*T
)之间的区别,可以概括为:前者是一个固定大小的容器,其每个槽位都存放着一个指向特定类型数据的指针;而后者则是一个动态可变的容器,它的每个元素同样是指针,但其自身的长度和容量可以根据需求灵活调整。理解它们,关键在于把握“固定与动态”、“容器本身”与“容器元素”这两个维度。

解决方案

要深入理解这两种结构,我们不妨从它们的声明、内存布局以及实际操作的层面进行剖析。指针数组,顾名思义,它首先是一个数组。这意味着一旦你声明了

var arr [3]*int
,你就拥有了一个包含三个
*int
类型元素的数组,这个数组的大小是固定的,不可更改。这三个
*int
元素各自可以指向一个整数值,或者保持为
nil
。它的内存分配是连续的,所有指针本身存储在一起。

相比之下,指针切片

[]*T
则展现出截然不同的动态性。它是一个切片,这意味着它拥有一个指向底层数组的指针、一个长度(len)和一个容量(cap)。当声明
var s []*int
时,你得到的是一个初始为空的切片。你可以通过
append
操作向其中添加
*int
类型的元素,切片会根据需要自动扩容,其底层数组可能会在内存中重新分配。这里的每个元素同样是一个
*int
,指向某个整数值。

所以,最直观的区别就是:数组的“骨架”是死的,切片的“骨架”是活的。但无论是哪种,它们内部存储的都是指针,这些指针才指向真正的数据。这带来一个有趣的现象:即使切片本身重新分配了底层数组,其内部的指针依然指向最初的那些数据,除非你显式地修改这些指针所指向的内容。

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Golang中“指针数组”究竟意味着什么?([N]*T 的深层解析)

说起指针数组,我总觉得它带有一种古典的、固定的美感。

[N]*T
这种结构,本质上是一个类型为
T
的指针的数组。这意味着,这个数组的每一个“格子”里,都老老实实地放着一个指向
T
类型数据的地址。它的固定性是其最显著的特征:一旦定义,其大小
N
就被焊死了,不能增也不能减。

从内存层面看,当你声明

var arr [5]*string
时,Go 会在栈上(如果它是一个局部变量)或者静态存储区(如果它是全局变量)分配一块连续的内存,足够存储五个
string
类型的指针。每个指针初始值都是
nil
。你可以这样赋值:

package main

import "fmt"

func main() {
    var name1, name2 string = "Alice", "Bob"
    var arr [2]*string // 声明一个包含2个*string的数组
    arr[0] = &name1    // 让第一个元素指向name1的地址
    arr[1] = &name2    // 让第二个元素指向name2的地址

    fmt.Printf("arr[0]指向的值: %s\n", *arr[0]) // 输出:Alice
    *arr[0] = "Alicia"                          // 通过指针修改name1的值
    fmt.Printf("name1现在的值: %s\n", name1)     // 输出:Alicia (name1的值被修改了)
}

这里

arr
本身是一个值类型,当它作为函数参数传递时,会发生整个数组的拷贝,包括其内部的指针。然而,拷贝的只是指针本身,这些指针依然指向原始的数据。所以,如果你在函数内部通过
*arr[0]
修改了数据,外部的原始数据也会受影响。

在我看来,指针数组适用于那些你明确知道需要管理固定数量引用,并且这些引用在生命周期内不会频繁增减的场景。比如,一个固定大小的配置项列表,或者一个线程池中固定数量的Worker Goroutine的引用。它提供了一种简洁、内存紧凑的方式来组织这些引用,避免了切片可能带来的额外开销(如扩容时的内存重新分配和数据拷贝)。它的局限性也显而易见:一旦需求变化,需要增减元素,你就得重新定义一个数组,这在动态场景下显得非常笨拙。

Golang中“指针切片”的灵活性与陷阱([]*T 的应用与考量)

如果说指针数组是固定画框里的艺术品,那么指针切片

[]*T
就是一块可以无限延伸的画布。它是一个切片,其元素是指针。这赋予了它无与伦比的灵活性。你可以随时
append
新的指针,也可以
slice
出它的子集,或者利用
copy
函数进行操作。

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声明

var users []*User
后,你可以不断地向其中添加
*User
类型的指针:

package main

import "fmt"

type User struct {
    ID   int
    Name string
}

func main() {
    var users []*User // 声明一个*User类型的切片
    user1 := &User{ID: 1, Name: "Charlie"}
    user2 := &User{ID: 2, Name: "David"}

    users = append(users, user1, user2) // 添加用户指针

    fmt.Printf("切片中第一个用户的名字: %s\n", users[0].Name) // 输出:Charlie

    // 修改指针指向的数据
    users[0].Name = "Charles"
    fmt.Printf("user1现在的值: %+v\n", user1)    // 输出:&{ID:1 Name:Charles} (user1的值被修改了)

    // 添加更多用户
    user3 := &User{ID: 3, Name: "Eve"}
    users = append(users, user3)
    fmt.Printf("切片当前的长度: %d\n", len(users))    // 输出:3
}

这种结构在处理动态数据集时简直是如鱼得水。想象一下你正在构建一个Web服务,需要维护一个在线用户列表,用户随时可能上线下线,这时候

[]*User
就显得非常自然。

然而,灵活性往往伴随着一些需要注意的“陷阱”。最常见的就是浅拷贝问题。当你将一个

[]*T
切片赋值给另一个切片变量时(
newSlice := oldSlice
),或者将它作为参数传递给函数时,拷贝的只是切片头(指向底层数组的指针、长度和容量)。这意味着两个切片变量现在都指向同一个底层数组。如果你通过
newSlice
修改了底层数组中的某个指针所指向的数据,那么
oldSlice
也能“看到”这个变化。

更深层次的思考是,当切片因为

append
操作而扩容时,它可能会分配一个新的底层数组,并将旧数组的元素(也就是那些指针)拷贝过去。但这些被拷贝的指针,依然指向它们最初指向的数据。这很重要,因为它意味着即使切片本身在内存中“搬家”了,它所“持有”的数据对象并没有搬家,它们还是在原来的位置。

何时选择指针数组,何时偏爱指针切片?(场景驱动的决策)

选择指针数组还是指针切片,这并非一道非黑即白的选择题,更多的是一个权衡利弊、场景驱动的决策。

在我看来,如果你面对的场景是:

  1. 数量固定且已知:你明确知道你需要管理多少个对象引用,并且这个数量在程序的整个生命周期中几乎不会改变。比如,一个应用程序启动时加载的固定插件列表,或者一个连接池中固定数量的数据库连接句柄。
  2. 对内存布局有严格要求:你可能希望这些指针本身在内存中是连续存放的,并且不希望有切片头带来的额外开销(虽然微乎其微)。
  3. 避免意外扩容:你希望确保容器不会在运行时无意中改变大小或重新分配内存。

那么,指针数组

[N]*T
会是一个非常直接且高效的选择。它的语义清晰,性能可预测。

而当你遇到以下情况时,指针切片

[]*T
的优势就凸显出来了:

  1. 数量动态变化:你需要一个容器来存储对象引用,但这些引用的数量会随着程序的运行而增加或减少,例如用户列表、待处理任务队列、日志条目集合。
  2. 灵活操作:你需要频繁地添加、删除、截取或合并引用集合。切片的
    append
    slice
    copy
    等操作提供了极大的便利性。
  3. **函数间传递和修改容器

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