Go 值传递与引用传递

Go值传递与引用传递

介绍

在Go语言中，理解值传递和引用传递的机制对编写高效、正确的程序至关重要。这两种传递方式决定了函数调用时参数的行为，直接影响内存管理和性能优化。

• 值传递：函数接收参数的副本，修改副本不会影响原始数据。
• 引用传递：函数接收参数的引用（如指针、切片、映射等），修改引用会影响原始数据。

Go语言中所有函数的参数传递默认是值传递，但通过指针、切片、映射等类型可以实现类似引用传递的效果。

值传递详解

当基本类型（如int、float、bool、string、数组、结构体）作为参数传递时，Go会复制其值到函数内。

代码示例

package main

import "fmt"

func modifyValue(x int) {
    x = 100
    fmt.Println("Inside modifyValue:", x)
}

func main() {
    num := 42
    fmt.Println("Before modifyValue:", num)
    modifyValue(num)
    fmt.Println("After modifyValue:", num)
}

输出：

Before modifyValue: 42
Inside modifyValue: 100
After modifyValue: 42

解释： 变量`num`的值被复制到函数`modifyValue`中，函数内修改的是副本，原始值不变。

引用传递的实现

Go通过指针（`*T`）或引用类型（切片、映射、通道）实现类似引用传递的效果。

指针示例

package main

import "fmt"

func modifyPointer(x *int) {
    *x = 100
    fmt.Println("Inside modifyPointer:", *x)
}

func main() {
    num := 42
    fmt.Println("Before modifyPointer:", num)
    modifyPointer(&num)
    fmt.Println("After modifyPointer:", num)
}

输出：

Before modifyPointer: 42
Inside modifyPointer: 100
After modifyPointer: 100

解释： 通过传递`num`的指针，函数内修改直接影响原始数据。

引用类型示例

切片、映射、通道本身是引用类型，传递时复制的是其底层结构的引用。

package main

import "fmt"

func modifySlice(s []int) {
    s[0] = 99
    fmt.Println("Inside modifySlice:", s)
}

func main() {
    slice := []int{1, 2, 3}
    fmt.Println("Before modifySlice:", slice)
    modifySlice(slice)
    fmt.Println("After modifySlice:", slice)
}

输出：

Before modifySlice: [1 2 3]
Inside modifySlice: [99 2 3]
After modifySlice: [99 2 3]

解释： 切片传递时复制的是其底层数组的指针，因此修改会影响原始数据。

内存模型分析

graph LR A[原始变量 num=42] -->|值传递| B[副本 x=42] C[原始指针 &num] -->|指针传递| D[副本 x=*num] E[切片 slice] -->|引用传递| F[副本 s=slice底层指针]

• 值传递：内存中创建新副本。
• 指针/引用传递：共享同一块内存地址。

实际应用场景

1. 性能优化：大结构体使用指针传递避免复制开销。 2. 数据共享：多个函数需修改同一数据时使用指针。 3. 并发安全：值传递可避免竞态条件，引用传递需加锁。

案例：结构体指针

package main

import "fmt"

type Person struct {
    Name string
    Age  int
}

func updateAge(p *Person, newAge int) {
    p.Age = newAge
}

func main() {
    person := Person{"Alice", 30}
    fmt.Println("Before update:", person)
    updateAge(&person, 31)
    fmt.Println("After update:", person)
}

输出：

Before update: {Alice 30}
After update: {Alice 31}

常见误区

• 误以为切片是值传递：切片本身是值传递，但其底层数组是共享的。
• 混淆指针与引用：Go没有真正的引用传递，只有通过指针实现的间接引用。

数学表达

对于值传递，函数内的变量与原变量的关系： $x_{\text{副本}}=x_{\text{原始}}\text{（独立内存）}$

对于指针传递： $*x_{\text{指针}}=x_{\text{原始}}\text{（共享内存）}$

总结

• 基本类型、数组、结构体默认值传递。
• 指针、切片、映射、通道实现类似引用传递的效果。
• 根据场景选择传递方式，平衡性能与安全性。