07 go语言（golang） - 数据类型：指针 & 单元测试

程序猿-瑞瑞2024-10-26 11:56

指针

在Go语言中，指针是一种特殊的数据类型，它存储了另一个变量的内存地址。指针对于理解和使用计算机科学中的引用传递非常重要。通过使用指针，你可以直接访问和修改内存地址上的数据，这可以提高程序的效率并允许函数间直接修改传入变量的值。

基本概念

  • 声明指针 : 指针变量声明格式为 var ptr *T 其中 T 是指针所指向的值的类型。例如, var p *int 表示 p 是一个指向整数型数据的指针。
  • 获取变量地址 : 使用 & 运算符可以获取一个普通变量地址。
  • 使用指针访问值 : 使用解引用操作符 *, 可以获取或者设置位于该内存地址上（即该指针所"指向"的位置）的数据。
  • 指针的零值 ： 指针的零值是 nil，表示指针不指向任何变量。
  • 空指针检查 ： 在解引用指针之前，应该检查指针是否为 nil，以避免运行时错误。
go 复制代码 
package main

import "fmt"

func main() {
	var a int = 100
	var p *int = &a // 定义一个整型类型的指针p，并将其初始化为a的地址
	//var p *int = nil // 也可以初始化为空

	fmt.Println("a的值：", a)
	fmt.Println("a的内存地址：", &a)
	fmt.Println("p的值，也就是a的内存地址：", p)
	fmt.Println("p的内存地址（指针的指针）：", &p)

	fmt.Println("p的内存地址上保存的值（解引用p）：", *p)

	*p = 200 // 更改*p意味着更改了p所执行到那个具体位置上保存着什么（即更改了a）
	fmt.Println("a的值：", a)
}

指针与函数

在Go语言中，所有参数都是按值传递（包括数组、结构体等）。如果需要在函数外部修改原始数据，则必须使用到Pointer。

go 复制代码 
package main

import "fmt"

func modifyValue(p *int, a int) {
	*p = 10
	a = 20
}

func main() {
	x := 5
	y := 5
	modifyValue(&x, y)
	fmt.Println(x) // 输出10, 因为x 的值已经被modifyValue 函数修改了，modifyValue直接修改了指针p指向的值。
	fmt.Println(y) // 输出5, modifyValue函数中，a的值并没有被修改，因为a是函数的局部变量，函数结束后就自动释放了。
}
  1. 变量 x 被成功修改因为它是通过引用（或说地址/指针）传递给函数的。这允许直接访问和更改存储在该地址上的数据。
  2. 变量 y 没有被更改因为它是通过值传递给函数。即使在函数内部该参数被重新赋予新值（20），这种更改也仅限于函数作用域内，并未影响到原始变量。

指针与引用

Golang中的指针

特性：

  • 可以直接操作内存，但不支持指针运算（如C/C++中的加减）。
  • 用于传递大型结构体时避免复制，提高效率。
go 复制代码 
package main

import "fmt"

func main() {
    x := 10
    p := &x // 获取x的地址
    fmt.Println(*p) // 输出: 10

    *p = 20         // 修改p所指向的数据
    fmt.Println(x)  // 输出: 20
}

Java中的引用

Java没有显式的指针，但对象通过引用传递。

特性：

  • 引用是对对象在堆内存中位置的一种间接访问方式。
  • 所有非基本类型（如对象、数组）都是通过引用来操作。
java 复制代码 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] numbers = {1, 2, 3};
        System.out.println(numbers[0]);
        modifyArray(numbers);
        System.out.println(numbers[0]); // 输出: 99，因为数组是通过引用传递并修改了原始数据。
    }

    public static void modifyArray(int[] arr) {
        arr[0] = 99;
    }
}

联系与对比

  • 内存管理：Go允许直接使用指针来管理内存，而Java则依赖垃圾回收机制自动管理对象生命周期，无需手动释放内存。
  • 安全性与复杂度：Go提供了更底层的控制能力，但也要求开发者更加小心地处理空指针问题。Java则隐藏了这些细节，提供更高层次抽象以提高安全性。

值传递

值传递（Pass by Value）是一种参数传递机制，其中函数接收的是实参的副本，而不是实参本身。这意味着在函数内部对参数进行的任何修改都不会影响到原始变量。每次调用函数时，都会为参数创建一个新的内存空间来存储这些副本。

特性

  1. 独立性：由于函数接收到的是实参的副本，因此在函数内部对该参数所做的任何更改都不会影响到外部变量。

  2. 安全性：这种机制确保了调用者和被调用者之间的数据隔离，避免了不小心修改原始数据的问题。

  3. 适用场景：值传递通常用于基本数据类型（如整数、浮点数、布尔值等），因为它们占用内存较少且复制开销低。

示例

go 复制代码 
package main

import "fmt"

func modifyValue(val int) {
    val = 20 // 修改val，但这只是在modifyValue作用域内有效
}

func main() {
    x := 10
    fmt.Println("Before modifyValue:", x) // 输出: Before modifyValue: 10
    modifyValue(x)
    fmt.Println("After modifyValue:", x)  // 输出: After modifyValue: 10
}
  • x是一个整数，当我们将其传递给modifyValue时，实际上是将x的当前值（即10）的副本赋给了形参val。
  • 在modifyValue中，将形参设置为20并不会改变主程序中变量x的值，因为它们位于不同的内存空间。
  • 因此，在执行完函数后，输出仍然是初始值10，这证明了Go使用的是值传递机制。

特殊

然而，对于切片、映射等引用类型的数据结构，传递的值实际上是一个包含指向底层数据的指针的结构。因此，即使是值传递，也能通过这个指针修改底层数据。

go 复制代码 
func main() {
	numbers := []int{1, 2, 3}
	fmt.Println(numbers[0])
	modifyArray(numbers)
	fmt.Println(numbers[0]) // 输出: 99，因为切片是通过引用传递并修改了原始数据。
}

func modifyArray(arr []int) {
	arr[0] = 99
}
  • 切片结构 ：切片本质上是一个描述符，包含三个部分：
    • 指向底层数组的指针。
    • 切片长度。
    • 切片容量。
  • 值传递：当你将切片作为参数传入函数时，复制的是这个描述符（即这三个部分），而不是整个底层数组。

练习

  1. 定义一个结构体Person，包含字段Name（字符串类型）和Age（整数类型）。关于结构体我们后续详细展开学
  2. 实现一个函数试图通过值传递来更新结构体的名称。
  3. 实现另一个函数试图通过指针传递来更新结构体的年龄。

实现

go 复制代码 
package main

import "fmt"

func main() {
	var p Person = Person{"小明", 80}
	fmt.Println(p)

	// 通过值传递修改名字，不会修改原来的值
	updateName(p, "大明")
	fmt.Println(p)

	updateAge(&p, 90)
	fmt.Println(p)
}

func updateAge(ptr *Person, newAge int) {
	// 当你有一个指向结构体的指针ptr时，Go允许你使用相同的.运算符来访问字段，如ptr.Age。这实际上是对 (*ptr).Age 的简写。
	// 编译器会自动解引用这个指针以获取实际的值，然后再进行字段访问。
	ptr.Age = newAge
}

func updateName(p Person, newName string) {
	p.Name = newName
}

type Person struct {
	Name string
	Age  int
}
  • 注意在使用值传递时，对象本身不会被改变，而是对其副本进行操作。
  • 使用指针可以直接修改对象，因为它们允许直接访问内存地址。

单元测试

在模块中只允许一个main方法，调试代码极其不方便 ，所以这里引入单元测试，让代码调试方便许多。

单元测试是通过标准库中的testing包来实现的。Go提供了一种简单而强大的机制来编写和运行测试。

编写单元测试

  1. 创建测试文件：

    • 测试文件通常与被测代码放在同一目录下，并以 _test.go 结尾。例如 math_test.go。

  2. 编写测试函数：

    • 测试函数必须以 Test 开头，并且接收一个指向 testing.T 类型的参数。
    • 函数签名示例： func TestFunctionName(t *testing.T)

  3. 使用断言：

    • Go没有内置断言库，但可以使用条件语句和t.Errorf()或t.Fatalf()来报告错误。

  4. 示例代码

go 复制代码 
// math_test.go
package math

import "testing"

func TestAdd(t *testing.T) {

	println("单元测试")

	// 打印错误日志
	t.Log("日志！")

	t.Errorf("错误！！！！")

	t.Fatalf("严重错误！！！！")

}

运行单元测试

  • 使用命令行工具：在终端中导航到包含 _test.go 文件的目录，然后执行以下命令：
bash 复制代码 
go test
  • 如果需要查看详细信息，可以使用 -v 标志：
bash 复制代码 
go test -v
  • 或者在idea中直接右键执行run

输出

=== RUN   Test1
单元测试
    math_test.go:11: 日志！
    math_test.go:13: 错误！！！！
    math_test.go:15: 严重错误！！！！
--- FAIL: Test1 (0.00s)

FAIL

Process finished with the exit code 1
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