一个实验带你真正搞懂 Go 结构体方法指针和值的区别

众所周知，Go struct 定义方法时使用指针还是值的区别就是在方法内修改属性值时，用值定义的方法所做的修改只限于方法内，而指针则没有这个局限。

文章如果到这里就结束了，那么就很平平无奇了，于是我打算带大家去做个无聊但是值得思考的实验。

在开始之前，先写段简单的代码跑一下前面说到的东西，顺便让大家熟悉一下接下来实验代码的一些编码规则，哦对了，以下代码写于 2021.08，Go 版本是 1.16.5，如果你看到这篇文章的时候 Go 已经更新了很多个版本了，可能就不适用了。废话不多说，上代码：

package main

import "fmt"

type Foo struct {
    val int
}

/**
 *  在这里，我定义了两个 Set 方法，一个 P 结尾，一个 V 结尾，聪明的你肯定很快就反应过来了：
 *  P 即 Pointer，V 即 Value
 *
 * 另外我在这里加了个 callBy，方便追踪调用链
 */
func (f *Foo) SetP(v int, callBy string) {
    f.val = v
    fmt.Printf("In SetP():  call by:%s\tval:%d\n", callBy, f.val)
}

func (f Foo) SetV(v int, callBy string) {
    f.val = v
    fmt.Printf("In SetV():  call by:%s\tval:%d\n", callBy, f.val)
}


func main() {
    f := Foo{0}
    fmt.Printf("In main():                      val:%d\n", f.val)
    fmt.Println("=====================================")

    f.SetP(1, "main")
    fmt.Printf("In main(): after f.SetP(1):     val:%d\n", f.val)
    fmt.Println("=====================================")

    f.SetV(2, "main")
    fmt.Printf("In main(): after f.SetV(2):     val:%d\n", f.val)
    fmt.Println("=====================================")
}

运行结果：

In main():                      val:0
=====================================
In SetP():  call by:main        val:1
In main(): after f.SetP(1):     val:1
=====================================
In SetV():  call by:main        val:2
In main(): after f.SetV(2):     val:1

如我们预期，通过值定义的方法内对属性的修改并不会把影响带到外部。

接下来，开始我们的实验

假如方法套娃，会发生什么？

在我们日常开发时，经常会遇到方法里调用另一个方法，那假如被调用的方法里修改了属性，会发生什么呢？

套娃会有四种情况：PV、VP、VV、PP（实际情况可能还会出现更多层的套娃，但是这里我们只需要弄懂一层的，剩下可以按照数学归纳法去理解。），往代码中加四个 Set 方法：

func (f *Foo) SetPV(v int, callBy string) {
    f.SetV(v+1, callBy+"->SetPV")
    fmt.Printf("In SetPV(): call by:%s\tval:%d\n", callBy, f.val)
    f.val = v
}

func (f Foo) SetVP(v int, callBy string) {
    f.SetP(v+1, callBy+"->SetVP")
    fmt.Printf("In SetVP(): call by:%s\tval:%d\n", callBy, f.val)
    f.val = v
}

func (f *Foo) SetPP(v int, callBy string) {
    f.SetP(v+1, callBy+"->SetPP")
    fmt.Printf("In SetPP(): call by:%s\tval:%d\n", callBy, f.val)
    f.val = v
}

func (f Foo) SetVV(v int, callBy string) {
    f.SetV(v+1, callBy+"->SetVV")
    fmt.Printf("In SetVV(): call by:%s\tval:%d\n", callBy, f.val)
    f.val = v
}

然后在 main() 里加上：

func main() {
    f := Foo{0}
    fmt.Printf("In main():                      val:%d\n", f.val)
    fmt.Println("=====================================")

    f.SetP(1, "main")
    fmt.Printf("In main(): after f.SetP(1):     val:%d\n", f.val)
    fmt.Println("=====================================")

    f.SetV(2, "main")
    fmt.Printf("In main(): after f.SetV(2):     val:%d\n", f.val)
    fmt.Println("=====================================")

    f.SetPV(3, "main")
    fmt.Printf("In main(): after f.SetPV(3):    val:%d\n", f.val)
    fmt.Println("=====================================")

    f.SetVP(4, "main")
    fmt.Printf("In main(): after f.SetVP(4):    val:%d\n", f.val)
    fmt.Println("=====================================")

    f.SetVV(5, "main")
    fmt.Printf("In main(): after f.SetVV(5):    val:%d\n", f.val)
    fmt.Println("=====================================")

    f.SetPP(6, "main")
    fmt.Printf("In main(): after f.SetPP(6):    val:%d\n", f.val)
}

执行结果：

In main():                      val:0
=====================================
In SetP():  call by:main        val:1
In main(): after f.SetP(1):     val:1
=====================================
In SetV():  call by:main        val:2
In main(): after f.SetV(2):     val:1
=====================================
In SetV():  call by:main->SetPV val:4
In SetPV(): call by:main        val:1
In main(): after f.SetPV(3):    val:3
=====================================
In SetP():  call by:main->SetVP val:5
In SetVP(): call by:main        val:5
In main(): after f.SetVP(4):    val:3
=====================================
In SetV():  call by:main->SetVV val:6
In SetVV(): call by:main        val:3
In main(): after f.SetVV(5):    val:3
=====================================
In SetP():  call by:main->SetPP val:7
In SetPP(): call by:main        val:7
In main(): after f.SetPP(6):    val:6

列个表格：

方法	main() 调用结束时 `f.val` 值	第一层方法名/第二层方法结束时 `f.val` 值	第二层方法名/方法结束时 `f.val` 值
SetPV()	3	SetPV(3) / 1	SetV(3+1) / 4
SetVP()	3	SetVP(4) / 5	SetP(4+1) / 5
SetVV()	3	SetVV(5) / 3	SetV(5+1) / 6
SetPP()	6	SetPP(6) / 7	SetP(6+1) / 7

得出结论：只有整个调用链路都是用指针定义的方法，对属性做的修改才会保留，否则只会在方法内有效，符合最开始说的规则。

到这里你可能以为文章就要结束了，但是并没有，我们重点关注一下 SetVP()：

func (f Foo) SetVP(v int, callBy string) {
    f.SetP(v+1, callBy+"->SetVP") // 看这里，这里可是指针喔，为什么它修改的值，也仅限于 SetVP() 内呢
    fmt.Printf("In SetVP(): call by:%s\tval:%d\n", callBy, f.val)
    f.val = v
}

把长得很像的 SetPP() 修改一下：

func (f *Foo) SetPP(v int, callBy string) {
    f.SetP(v+1, callBy+"->SetPP") // 这里也是指针
    fmt.Printf("In SetPP(): call by:%s\tval:%d\n", callBy, f.val)
    // f.val = v /* 注释掉了这一行 */
}

执行它之后，它修改的值却不仅仅是在 SetPP() 内部！难道 (f Foo) 会导致内部的 (f *Foo) 方法也拷贝了一份？

把指针打印出来确认一下！

func (f *Foo) SetP(v int, callBy string) {
    fmt.Printf("In SetP():  &f=%p\t&f.val=%p\n", &f, &f.val)
    f.val = v
    fmt.Printf("In SetP():  call by:%s\tval:%d\n", callBy, f.val)
}

// ... 省略其他方法的修改，都是一样的，只是换个名字而已

func (f Foo) SetVP(v int, callBy string) {
    fmt.Printf("In SetVP(): &f=%p\t&f.val=%p\n", &f, &f.val)
    f.SetP(v+1, callBy+"->SetVP")
    fmt.Printf("In SetVP(): call by:%s\tval:%d\n", callBy, f.val)
    f.val = v
}

func main() {
    f := Foo{0}
    fmt.Printf("In main():                      val:%d\n", f.val)
    // ... 省略其他没有修改的地方
}

看看运行结果（我标记了需要重点关注的那三行）：

In main():                      val:0
⚠️ In main(): &f=0x14000124008     &f.val=0x14000124008
====================================================
In SetP():  &f=0x14000126020    &f.val=0x14000124008
In SetP():  call by:main        val:1
In main(): after f.SetP(1):     val:1
====================================================
In SetV():  &f=0x14000124010    &f.val=0x14000124010
In SetV():  call by:main        val:2
In main(): after f.SetV(2):     val:1
====================================================
In SetPV(): &f=0x14000126028    &f.val=0x14000124008
In SetV():  &f=0x14000124018    &f.val=0x14000124018
In SetV():  call by:main->SetPV val:4
In SetPV(): call by:main        val:1
In main(): after f.SetPV(3):    val:3
====================================================
⚠️ In SetVP(): &f=0x14000124030    &f.val=0x14000124030
⚠️ In SetP():  &f=0x14000126030    &f.val=0x14000124030
In SetP():  call by:main->SetVP val:5
In SetVP(): call by:main        val:5
In main(): after f.SetVP(4):    val:3
====================================================
In SetVV(): &f=0x14000124038    &f.val=0x14000124038
In SetV():  &f=0x14000124060    &f.val=0x14000124060
In SetV():  call by:main->SetVV val:6
In SetVV(): call by:main        val:3
In main(): after f.SetVV(5):    val:3
====================================================
In SetPP(): &f=0x14000126038    &f.val=0x14000124008
In SetP():  &f=0x14000126040    &f.val=0x14000124008
In SetP():  call by:main->SetPP val:7
In SetPP(): call by:main        val:7
In main(): after f.SetPP(6):    val:6

可以发现：

不管是 (f Foo) 还是 (f *Foo)，在方法内部，f 本身都是拷贝的
属性地址
2.1. 如果是指针方法，则属性地址继承于调用方
2.2. 如果是值方法，则属性地址是新开辟的空间地址

至于说套娃调用多了会不会导致内存飙升，这里就不展开讨论了，有兴趣的可以去自己查阅资料或者看看 Go 本身的底层实现。

总结

在这篇文章终于结束之前，总结一下这个无聊的实验对我们的实际开发有哪些有意义的提示：

如果某个方法你需要对属性做临时修改（比如当前方法需要调用其他方法，而目标方法会读取属性值且你不被允许修改目标方法），那么你应该将这个方法定义为值传递的
如果你某个方法定义为值传递的了，那么切记，你在这个方法内直接或者套娃所做的一切修改都不会不会向上传递（作用到调用者那里），但是它会向下传递

一个实验带你真正搞懂 Go 结构体方法指针和值的区别

假如方法套娃，会发生什么？

总结

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