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10-指標Pointer.md

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Golang魔法使

#10 Pointer 指標 | Golang魔法使

昨天跟各位魔法使預告過了，今天將會是一個很困難的課程，如果你是小櫻的初級工具人，沒有寫過 C, C++, Rust 這類的語言，今天的庫洛牌可能在收服上會吃力許多

↑ 沒帶賴打跟小狼借個火

這個單元，我是覺得沒有很難啦(畢竟我是從 C 轉過來的人)，但是對初學者來說可能真的稍微難懂一些。所以要用圖海戰術來迎造這個單元很簡單的樣子

什麼是指標？

我們先前提到的變數都是直接把右邊的值存進左邊變數名稱中，這些變數其實就在記憶體中。而記憶體中都有「位址」，先前 9 天的課中我們完全沒有提到。

而今天我們想要透過神奇魔法將這些變數所在的位址給提取出來

那麼要怎麼樣才能把這個位址抓出來呢？其實很簡單只要在變數前面加上 & 就能取得這個變數的位址了，而這個位址其實就是一串數字而已

package main
import "fmt"
func main(){
    // 宣告一個 int 變數
    num := 10
    // 取得 int 變數的位址
    p := &num    // 第 7 行
    // 將 num 的位址印出來
    fmt.Println(p)
}

執行結果： 0xc0000160a0

這張Golang牌使用時結果不一定每次都一樣，由你的作業系統決定。

也許你會好奇，不是說是地址是一串數字為什麼會出來數字和英文？在魔法科學中以 0x 開頭的「數字」代表是 16進位 由 0~f 組成，跟一般我們常用的 10進位 不太一樣。我們的鑰匙(電腦)是由 0 和 1 的2進位系統組成，因為 2進位與16進位之間比較好轉換 ，所以比起10進位 魔法使們更常使用 16進位

第7行 的 p 即為指標變數

至於「指標」這個東西到底什麼用呢？我們繼續看下去~

利用指標更改其指向變數的值

用 var 宣告指標變數

如果指向的變數原先是 int 那麼這個指標變數的型態則是 *int (跟C語言的int*剛好相反)

package main
import "fmt"
func main(){
    num := 10
    var p *int
    p = &num
    fmt.Println(p)
}

執行結果： 0xc0000160a0

這張Golang牌使用時結果不一定每次都一樣，由你的作業系統決定。

利用指標變數取得指向的變數的值

直接印出指標變數時是印出地址出來，要怎麼樣才能透過地址把值給取出來呢？這時你只需要將指標變數前面加上 * 就可以把值取回來了哦！

package main
import "fmt"
func main(){
    num := 10
    p := &num
    fmt.Println("num 的位址", p)
    fmt.Println("num 的值", *p)
}

執行結果： num 的位址 0xc0000160a0 num 的值 10

num 的位址不一定每次都一樣，由你的作業系統決定。

利用指標變數更改指向變數的值

我們可以利用指標的特性直接更改其指向的變數的值

package main
import "fmt"
func main(){
    num := 10
    p := &num
    *p = 20 // 將 p 所址向的變數的值改為 20
    fmt.Println("*p =", *p)
    fmt.Println("num =", num)
}

執行結果： *p = 20 num = 20

如何利用非指標變數更改另一個變數的值

不能。

package main
import "fmt"
func main(){
    num := 10
    p2 := num // 嘗試複製 num (第5行)
    p2 = 20
    fmt.Println("p2 =", p2)
    fmt.Println("num =", num)
}

執行結果： p2 = 20 num = 10

第 5 行 宣告 p2 只是又找了一塊新的記憶體把 num 的值放進去而已，放進去後，num和p2就「田無溝水無流」了

所以指標可以做什麼？

以指標變數為參數，在函式中更動變數值

一般而言，我們傳遞至函式中的變數，都是複製一份值進去，無法直接更改傳進函式的變數值。

舉個例子

package main
import "fmt"
func double(num int){
    num = num * 2
}

func main(){
    num := 10
    double(num)
    fmt.Println("num =", num)
}

執行結果： num = 10

在執行 double() 時只是把 10 這個數傳進去而已，並不會更改 main() 裡面的 num，雖然你還是可以換個方法去實現：

package main
import "fmt"
func double(num int) int{
    num = num * 2
    return num
}

func main(){
    num := 10
    num = double(num)
    fmt.Println("num =", num)
}

執行結果： num = 20

指標的作法：

package main
import "fmt"
func double(p *int){
    *p = (*p) * 2
}

func main(){
    num := 10
    double(&num)
    fmt.Println("num =", num)
}

執行結果： num = 20

透過指標，許多事情都能輕鬆很多。指標玩得最透徹的，非 Rust 莫屬，Golang 只是小菜一疊。

切片其實是一種指標

切片的本值上類似一個指標，所以傳遞切片時可以直接更改切片中的值

package main
import "fmt"

func double(nums []int){
    for i := 0; i < len(nums); i = i+1{
        nums[i] = nums[i] * 2
    }
}

func main(){
    nums := []int{1, 3, 4, 7, 9}
    double(nums)
    for _, v := range nums{
        fmt.Printf("%d ", v)
    }
}

執行結果： 2 6 8 14 18

Map 也是一種指標

package main
import "fmt"

func plusOne(m map[string]int){
    for k, v := range m{
        m[k] = v + 1
    }
}

func main(){
    tall := map[string]int{
        "小櫻" : 153,
        "知世" : 155,
        "小狼" : 156,
    }
    plusOne(tall)
    for _, v := range tall{
        fmt.Printf("%d ", v)
    }
}

執行結果 154 156 157

陣列不是指標

這個部分跟 C 不太一樣，基本上 C 中的陣列就是單純的指標，但在 Go 中陣列其實加了一些料，所以不能當指標來用。也因此，比起 C 語言的指標，Go 中的指標算是好學許多

package main
import "fmt"

func double(nums [5]int){    // 第 4 行
    for i := 0; i < len(nums); i = i+1{
        nums[i] = nums[i] * 2
    }
}

func main(){
    nums := [5]int{1, 3, 4, 7, 9}
    double(nums)
    for _, v := range nums{
        fmt.Printf("%d ", v)
    }
}

執行結果 1 3 4 7 9

雖然在函式double()中更動了nums，但因為陣列nums傳進函式double()是傳送「值」而不是「址」所以並不會影響原先的陣列

有一點要注意的是，第4行中以陣列當參數時型態中要指定長度，要是沒有指定長度，Golang會把它當成切片而不是陣列

陣列透過取址也是可以當指標傳遞

然而，如果你很執著想要透過函式更改陣列的值也不是不行，透過取址的方式仍然可以實現

package main
import "fmt"

func double(nums *[5]int){
    for i := 0; i < len(nums); i = i+1{
        (*nums)[i] = (*nums)[i] * 2
    }
}

func main(){
    nums := [5]int{1, 3, 4, 7, 9}
    double(&nums)
    for _, v := range nums{
        fmt.Printf("%d ", v)
    }
}

執行結果： 2 6 8 14 18

本文多數圖片來自：

  1. 庫洛魔法使第一季第十四集
  2. 庫洛魔法使第一季第十五集