Java与Go：指针

在计算机内存中，每个变量都有一个唯一的地址，指针就是用来保存这个地址的变量。通过指针，我们可以间接地访问和修改存储在该地址处的数据。今天我们来聊一聊Java和Go指针，预告一下，我们需要借助C语言做一些小小的比较。

Java

在Java中，不存在直接的指针概念，而是通过引用来访问对象。Java中的对象是通过引用来操作的，这些引用本质上是对对象的引用，而不是指向内存地址的指针。Java的引用是一种高级抽象，它隐藏了底层内存管理的细节，开发者不需要关心对象的内存分配和释放。Java中的引用可以被认为是一种安全的指针，它提供了更高的抽象级别，可以减少内存管理错误的发生。其实大家第一门编程语言应该就是大一学习的C语言编程吧。当时学习指针的时候很懵，尤其是各种指针运算。后来学Java的对象以及引用再回来看就很好理解。

C
 Student *student = (Student*)malloc(sizeof(Student));
 
 Java
 Student student = new Student();

他们的本质是一样的，都是指向堆空间的某一块地址。之后再回去写C语言，就越写越顺，每次创建变量之前都问自己一句，在栈里还是堆里？然后决定要不要用指针。

话说回来，sun.misc.Unsafe类提供了一种机制来进行一些底层的、不安全的操作，包括直接操作内存和执行不受限制的任意指针算术运算等。

sun.misc.Unsafe类并不是 Java 标准 API 的一部分，因此它并不受到 Java 平台的正式支持，并且可能在未来的 Java 版本中被移除或更改。它主要被用来实现 Java 核心类库和一些 Java 虚拟机的实现。

通过sun.misc.Unsafe类，你可以直接进行一些底层的内存操作，比如：

分配内存
释放内存
修改内存中的值
进行指针算术运算等
使用sun.misc.Unsafe类需要谨慎，因为它涉及到底层的内存操作，可能会导致不稳定性和不可预测的结果。此外，由于它不是 Java 标准 API 的一部分，因此在不同的 Java 实现中，它的行为可能会有所不同。

在 Java 9 中，sun.misc.Unsafe类的一些方法被标记为不安全，并且在一些场景下会抛出 java.lang.UnsupportedOperationException 异常，这是为了增强 Java 应用程序的安全性。

总的来说，除非你对 Java 的内存模型和底层运行机制非常了解，并且对使用 sun.misc.Unsafe 类的风险有所认识，并且确实需要进行底层的内存操作，否则不建议使用 sun.misc.Unsafe 类。Java部分就到此结束，毕竟不是重点。

Go 中的指针

Go语言支持指针，但是和C语言中的指针还是有些不同。在Go中，指针是一种数据类型，它指向了一个内存地址，允许你直接访问内存中的数据。与C语言不同的是，Go语言的指针是类型安全的，不允许进行指针运算，从而减少了一些常见的指针错误。

在Go中，你可以通过使用操作符来声明指针变量，使用&操作符来获取变量的地址，使用操作符来获取指针指向的值。

依稀记得当时学习C语言的时候老师引出的指针的第一个例子：将两个int数传入一个方法，希望这两个int互换数值。这里我用Go来写：

package main

import "fmt"

// 定义一个交换函数
func swap(x, y int) {
	var i int = x
	x = y
	y = i
}

func main() {
	// 定义两个整数变量
	a, b := 5, 10

	fmt.Println("Before swapping:")
	fmt.Println("a =", a)
	fmt.Println("b =", b)

	// 调用交换函数，并接收返回值
	swap(a, b)

	fmt.Println("After swapping:")
	fmt.Println("a =", a)
	fmt.Println("b =", b)
}

结果显而易见，我们失败了。然后老师开始长篇大论的解释，然后我就睡着了。其实现在回来再想想很简单，x和y的变量在main的栈帧里面，调用swap方法无非就是创建新的栈帧，并把xy的数值复制一边传递出去。抓捕周树人和我鲁迅有什么关系？

那正确写法就是搞一个指向栈内存的指针。

package main

import "fmt"

// 定义一个交换函数
func swap(x, y *int) {
    temp := *x
    *x = *y
    *y = temp
}

func main() {
    // 定义两个整数变量
    a, b := 5, 10

    fmt.Println("Before swapping:")
    fmt.Println("a =", a)
    fmt.Println("b =", b)

    // 调用交换函数
    swap(&a, &b)

    fmt.Println("After swapping:")
    fmt.Println("a =", a)
    fmt.Println("b =", b)
}

接下来我们再看看数组和指针碰到一起会发生什么

指针和数组

指针指向数组中的某一个元素

var arr [5]int
var ptr *int
ptr = &arr[0] // 将指针指向数组的第一个元素

指针指向数组整体

// 声明一个数组
var arr [5]int
// 声明一个指向数组的指针
var ptr *[5]int
// 将指针指向数组
ptr = &arr

这里要注意类型匹配，我们之前说过长度也是类型的一部分，[5]int和[7]int是不一样的。[5]int要配合*[5]int

眼神要好

var ptrArr *[3]int //指向一个数组
var ptrArr [3]*int //每个元素指向一个数

传递数组

之前我们说过，在方法间传递数组其实是复制整个数组传递过去，相当于寻觅另外一个地方盖一座一模一样的房子。如果我们传递指向数组的指针，函数将能够修改原始数组的值。

func modifyArray(arr *[5]int) {
    // 修改数组的值
    (*arr)[0] = 100
}

func main() {
    var arr [5]int
    modifyArray(&arr)
    fmt.Println(arr) // 输出 [100 0 0 0 0]
}

指针和切片

之前我们已经学过，切片其实就是对数组进行包装，内部通过指针对数组进行操作。那么当切片和指针一起使用时，可以实现更灵活和高效的数据操作，比如动态地管理内存和访问数组的部分元素（二级指针嘛，玩C的都懂）。以下是一些示例，演示了切片和指针的结合使用：

package main

import "fmt"

func main() {
    // 创建一个切片
    slice := []int{1, 2, 3, 4, 5}

    // 创建一个指向切片的指针
    var ptr *[]int
    ptr = &slice

    // 修改切片的值
    (*ptr)[0] = 100
    (*ptr)[1] = 200

    // 打印修改后的切片
    fmt.Println(*ptr) // 输出: [100 200 3 4 5]
}

个人觉得切片指针反而比数组用起来更轻松。map也一样道理：

package main

import "fmt"

func modifyMap(m *map[string]int) {
    // 向 map 中添加新的键值对
    (*m)["d"] = 4
    (*m)["e"] = 5

    // 修改已有键的值
    (*m)["a"] = 100
}

func main() {
    // 创建一个 map
    myMap := map[string]int{
        "a": 1,
        "b": 2,
        "c": 3,
    }

    // 创建指向 map 的指针
    ptr := &myMap

    // 修改 map 内容
    modifyMap(ptr)

    // 打印修改后的 map
    fmt.Println(*ptr)
}

指针和结构体

在 Go 语言中，指向结构体的指针是一种非常常见的用法基本和C语言一样。结构体是一种用户自定义的复合数据类型，它可以包含多个不同类型的字段，而指向结构体的指针则允许我们直接访问结构体的字段，并且可以在函数之间共享结构体的实例，而不需要进行复制。以下是指向结构体的指针如何使用的详细说明：

创建结构体指针

// 定义结构体
type Person struct {
    Name string
    Age  int
}

func main() {
    // 创建结构体的指针
    var p *Person
    p = &Person{"John", 30}

    // 或者使用 new() 函数创建结构体的指针
    p = new(Person)
    p.Name = "Alice"
    p.Age = 25
}

可以理解这里的new就相当于(*Person)malloc(sizeof(Person));

操作结构体字段

访问结构体字段：

fmt.Println((*p).Name)  // 打印结构体字段 Name
fmt.Println(p.Age)       // 也可以直接使用 p.Age 访问

修改结构体字段：

p.Name = "Bob"  // 直接赋值修改结构体字段
p.Age = 40

传递结构体指针给函数：

func modifyPerson(p *Person) {
  if p != nil {
    p.Age = 50
  }
}

modifyPerson(p) // 调用函数修改结构体的字段值

总的来说，指向结构体的指针在 Go 中是非常常见的用法，它允许我们在函数间共享结构体的实例，并且可以在需要时直接访问和修改结构体的字段。使用指向结构体的指针可以避免结构体的复制，提高程序的性能和效率。

总结

Java中的指针是被隐藏的，程序员无法直接操作内存地址，而Go中的指针是一等公民，允许直接操作内存地址。本文仅仅介绍了指针操作的冰山一角，之后我们会继续介绍指针在面向对象编程中的应用。