Go 结构体方法值传递与引用传递区别

Go 结构体方法中，有一个很重要的点就是值传递和引用传递，我们通过一个例子来看下什么是值传递、什么是引用传递，二者有什么区别。

我们声明 person 结构体，里边有一个 name 字段，用两种方式实现 SetName 方法，分别是值传递和引用传递。

type person struct {
    name string
}

func (p person) SetName1(name string) {
    p.name = name
}

func (p *person) SetName2(name string) {
    p.name = name
}

如上，SetName1 就是值传递，SetName2 为引用传递。

在 main 方法中，我们分别调用两个 SetName 方法对 name 进行赋值，并打印每次赋值后的 name 值。

func main() {
    p := &person{}

    p.SetName1("张三")
    fmt.Println(p.name)

    p.SetName2("李四")
    fmt.Println(p.name)
}

执行这个程序得到如下结果：

1
2


李四

可以看到 张三 并没有打印出来，而 李四 打印了出来。

在调用 SetName1 时，实际上是复制了一个新的 person，方法内操作的也是那个新 person 把复制 person 的 name 改为了张三，而我们在 main 方法中打印的确是原始 person 的 name 字段。因为我们在初始化 person 时并没有指定 name 的值，所以第一次打印出来的是个空串。

对程序稍作调整，先调用 SetName2 再调用 SetName1：

func main() {
    p := &person{}

    p.SetName2("李四")
    fmt.Println(p.name)

    p.SetName1("张三")
    fmt.Println(p.name)
}

这时输出的结果为：

1
2

李四
李四

第一次调用后，p 结构体指针中 name 的值已经被改为了 李四，接下来我们调用 SetName1 时，因为是复制了一个新的 person，并没有影响之前的 person，所以打印结果还是 李四。

**我们日常开发中，编写结构体方法时大部分情况都是用引用传递。

值传递的问题是，如果我们结构体的成员数量非常多时，每次调用方法都会进行一次拷贝，会有额外的内存开销。

验证一下值传递有没有分配新的内存：

type person struct{
    name string
}

func (p person) SetName1(name string) {
    fmt.Printf("SetName1: %p\n", &p)
    p.name = name
}

func (p *person) SetName2(name string) {
    fmt.Printf("SetName2: %p\n", p)
    p.name = name
}

func main() {
    p := &person{}
    fmt.Printf("Origin: %p\n", p)

    p.SetName1("张三")
    p.SetName2("李四")
}

运行结果：

1
2
3

Origin: 0xc000010200
SetName1: 0xc000010210
SetName2: 0xc000010200

可以看到，原始的 person 地址为 0xc000010200，在通过值传递时位置发生了改变，变为了0xc000010210，这也就意味着系统为这个新的 person 分配了新的内存地址，而用引用传递的方式地址是不会变的。

引用传递容易犯的错误

我们假设要实现一个发送邮件的功能，定义一个 email 结构体，里边有两个成员 from 和 to，实现两个方法用来更新这两个成员变量。

type email struct {
    from string
    to   string
}

func (e *email) SetFrom(from string) {
    e.from = from
}

func (e *email) SetTo(to string) {
    e.to=to
}

再实现一个发送邮件的方法，这里简单将 from 和 to 打印出来即可：

1
2
3

func (e *email) Send() {
    fmt.Printf("from: %s, to: %s\n", e.from, e.to)
}

在 main 方法中，我们写一个循环，实现发送 10 次邮件，0 发送给 1，1 发送个 2，一次以此类推：

func main() {
    e: = &email{}

    for i:=0; i<10; i++ {
        e.SetFrom(fmt.Sprintf("%d", i))
        e.SetTo(fmt.Sprintf("%d", i+1))
        e.Send()
   }
}

输出如下：

from: 0, to: 1
from: 1, to: 2
from: 2, to: 3
from: 3, to: 4
from: 4, to: 5
from: 5, to: 6
from: 6, to: 7
from: 7, to: 8
from: 8, to: 9
from: 9, to: 10

这时候，如果我们改成并发发送这些邮件，同时发给10个人，很容易就会把上边的代码改写如下：

func main() {
    e := &email{}

    for i:=0; i<10; i++ {
        go func(i int) {
            e.SetFrom(fmt.Sprintf("%d", i))
            e.SetTo(fmt.Sprintf("%d", i+1))
            e.Send()
        }(i)
    }

    time.Sleep(1 * time.Second)
}

再次运行，结果如下：

from: 2, to: 3
from: 1, to: 2
from: 3, to: 4
from: 4, to: 5
from: 5, to: 6
from: 6, to: 7
from: 0, to: 1
from: 7, to: 8
from: 9, to: 1
from: 8, to: 9

没有按照递增的顺序发送是在我们意料之中的，但是我们可以看到其中有一行输出为：from: 9, to: 1，这个并不是我们想要的结果。

出现这个问题的原因是在每个 go routine 中都是对原始 email 进行的修改，再并发操作的过程中，from 和 to 有可能被其他的 go routine 改掉，这是个非常严重的 bug。

两种修改方法

每一次都初始化一个新的 email 结构体：

func main() {
    for i:=0; i<10; i++ {
        e := &email{}
        go func(i int) {
            e.SetFrom(fmt.Sprintf("%d", i))
            e.SetTo(fmt.Sprintf("%d", i+1))
            e.Send()
        }(i)
    }
    
    time.Sleep(1 * time.Second)
}

改用值传递，并返回修改后的结构体

package main

import(
    "fmt"
    "time"
)

type email struct {
    from string
    to   string
}

func (e email) SetFrom(from string) email {
    e.from = from
    return e
}

func (e email) SetTo(to string) email {
    e.to = to
    return e
}

func (e email) Send() {
    fmt.Printf("from: %s, to: %s\n", e.from, e.to)
}

func main() {
    e := &email{}
    
    for i:=0; i<10; i++ {
        go func(i int) {
            e.SetFrom(fmt.Sprintf("%d", i)).
            SetTo(fmt.Sprintf("%d", i+1)).
            Send()
        }(i)
    }
    
    time.Sleep(1 * time.Second)
}

读者可以自己想一想，为什么这种写法可以解决并发赋值出现的问题。