go reflect要不要传指针原理详解

01-03 209阅读 0评论

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在我们看一些使用反射代码的时候,会发现,reflect.ValueOfreflect.typeOf参数有些地方使用的是指针参数,有些地方又不是指针参数, 但是好像这两者在使用上没什么区别,比如下面这样:

var a = 1 v1 := reflect.ValueOf(a) v2 := reflect.ValueOf(&a) fmt.Println(v1.Int())// 1 fmt.Println(v2.Elem().Int()) // 1 

它们的区别貌似只是需不需要使用 Elem() 方法,但这个跟我们是否传递指针给 reflect.ValueOf 其实关系不大, 相信没有人为了使用一下 Elem() 方法,就去传递指针给 reflect.ValueOf 吧。

那我们什么时候应该传递指针参数呢?

什么时候传递指针?

要回答这个问题,我们可以思考一下以下列出的几点内容:

是否要修改变量的值,要修改就要用指针结构体类型:是否要修改结构体里的字段,要修改就要用指针结构体型:是否要调用指针接收值方法,要调用就要用指针对于 chanMapSlice 类型,我们传递值和传递指针都可以修改其内容对于非 interface 类型,传递给 TypeOfValueOf 的时候都会转换interface 类型,如果本身就是 interface 类型,则不需转换。指针类型不可修改,但是可以修改指针指向的值。(v := reflect.ValueOf(&a)v.Canset()falsev.Elem().CanSet()true字符串:我们可以对字符串进行替换,但不能修改字符串的某一个字符

大概总结下来,就是:如果我们想修改变量的内容,就传递指针,否则就传递值。对于某些复合类型如果其内部含了底层数据的指针, 也是可以通过传值来修改其底层数据的,这些类型有 chanmapslice。 又或者如果我们想修改结构体类型里面的指针类型字段,传递结构体的拷贝也能实现。

1. 通过传递指针修改变量的值

对于一些基础类型的变量,如果我们想修改其内容,就要传递指针。这是因为在 Go 里面参数传递都是值传递,如果我们不传指针, 那么在函数内部拿到的只是参数的拷贝,对其进行修改,不会影响到外部的变量(事实上在对这种反射值进行修改的时候会直接 panic)。

传值无法修改变量本身

x := 1 v := reflect.ValueOf(x) 

在这个例子中,v 中保存的是 x 的拷贝,对这份拷贝在反射的层面上做修改其实是没有实际意义的,因为对拷贝进行修改并不会影响到 x 本身。 我们在通过反射来修改变量的时候,我们的预期行为往往是修改变量本身。鉴于实际的使用场景,GO 的反射系统已经帮我们做了限制了, 在我们对拷贝类型的反射对象进行修改的时候,会直接 panic

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传指针可以修改变量

x := 1 v := reflect.ValueOf(&x).Elem() 

在这个例子中,我们传递了 x 的指针到 reflect.ValueOf 中,这样一来,v 指向的就是 x 本身了。 在这种情况下,我们对 v 的修改就会影响到 x 本身。

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2. 通过传递指针修改结构体的字段

对于结构体类型,如果我们想修改其字段的值,也是要传递指针的。这是因为结构体类型的字段是值类型,如果我们不传递指针, reflect.ValueOf 拿到的也是一份拷贝,对其进行修改并不会影响到结构体本身。当然,这种情况下,我们修改它的时候也会 panic

type person Struct {    Name string    Age  int } p := person{ Name: "foo", Age:  30, } // v 本质上是指向 p 的指针 v := reflect.ValueOf(&p) // v.CanSet() 为 false,v 是指针,指针本身是不能修改的 // v.Elem() 是 p 本身,是可以修改的 fmt.Println(v.Elem().FieldByName("Name").CanSet()) // true fmt.Println(v.Elem().FieldByName("Age").CanSet())  // true 

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3. 结构体:获取指针接收值方法

对于结构体而言,如果我们想通过反射来调用指针接收者方法,那么我们需要传递指针。

在开始讲解这一点之前,需要就以下内容达成共识:

type person struct { } func (p person) M1() { } func (p *person) M2() { } func testPerson(t *testing.T) {    p := person{}    v1 := reflect.ValueOf(p)    v2 := reflect.ValueOf(&p)    assert.Equal(t, 1, v1.NumMethod())    assert.Equal(t, 2, v2.NumMethod())    // v1 和 v2 都有 M1 方法    assert.True(t, v1.MethodByName("M1").IsValID())    assert.True(t, v2.MethodByName("M1").IsValid())    // v1 没有 M2 方法    // v2 有 M2 方法    assert.False(t, v1.MethodByName("M2").IsValid())    assert.True(t, v2.MethodByName("M2").IsValid()) } 

在上面的代码中,p 只有一个方法 M1,而 &p 有两个方法 M1M2但是在实际使用中,我们使用 p 来调用 M2 也是可以的p 之所以能调用 M2 是因为编译器帮我们做了一些处理,将 p 转换成了 &p,然后调用 M2

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但是在反射的时候,我们是无法做到这一点的,这个需要特别注意。如果我们想通过反射来调用指针接收者的方法,就需要传递指针。

4. 变量本身包含指向数据的指针

最好不要通过值的反射对象来修改值的数据,就算有些类型可以实现这种功能

对于 chanmapslice 这三种类型,我们可以通过 reflect.ValueOf 来获取它们的值, 但是这个值本身包含了指向数据的指针,因此我们依然可以通过反射系统修改其数据。但是,我们最好不这么用,从规范的角度,这是一种错误的操作

通过值反射对象修改 chan、map 和 slice

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go 中,chanmapslice 这几种数据结构中,存储数据都是通过一个 unsafe.Pointer 类型的变量来指向实际存储数据的内存。 这是因为,这几种类型能够存储的元素个数都是不确定的,都需要根据我们指定的大小和存储的元素类型来进行内存分配。

正因如此,我们复制 chanmapslice 的时候,虽然值被复制了一遍,但是存储数据的指针也被复制了, 这样我们依然可以通过拷贝的数据指针来修改其数据,如下面的例子:

func TestPointer1(t *testing.T) {    // 数组需要传递引用才能修改其元素    arr := [3]int{1, 2, 3}    v1 := reflect.ValueOf(&arr)    v1.Elem().Index(1).SetInt(100)    assert.Equal(t, 100, arr[1])    // chan 传值也可以修改其元素    ch := make(chan int, 1)    v2 := reflect.ValueOf(ch)    v2.Send(reflect.ValueOf(10))    assert.Equal(t, 10, <-ch)    // map 传值也可以修改其元素    m := make(map[int]int)    v3 := reflect.ValueOf(m)    v3.SetMAPIndex(reflect.ValueOf(1), reflect.ValueOf(10))    assert.Equal(t, 10, m[1])    // slice 传值也可以修改其元素    s := []int{1, 2, 3}    v4 := reflect.ValueOf(s)    v4.Index(1).SetInt(20)    assert.Equal(t, 20, s[1]) } 

slice 反射对象扩容的影响

但是,我们需要注意的是,对于 mapslice 类型,在其分配的内存容纳不下新的元素的时候,会进行扩容扩容之后,保存数据字段的指针就指向了一片新的内存了。 这意味着什么呢?这意味着,我们通过 mapslice 的值创建的反射值对象中拿到的那份数据指针已经跟旧的 mapslice 指向的内存不一样了。

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说明:在上图中,我们在反射对象中往 slice 追加元素后,导致反射对象 slicearray 指针指向了一片新的内存区域了, 这个时候我们再对反射对象进行修改的时候,不会影响到原 slice。这也就是我们不能通过 slicemap 的拷贝的反射对象来修改 slicemap 的原因。

示例代码:

func TestPointer1(t *testing.T) {    s := []int{1, 2, 3}    v4 := reflect.ValueOf(s)    v4.Index(1).SetInt(20)    assert.Equal(t, 20, s[1])    // 这里发生了扩容    // v5 的 array 跟 s 的 array 指向的是不同的内存区域了。    v5 := reflect.Append(v4, reflect.ValueOf(4))    fmt.Println(s) // [1 20 3]    fmt.Println(v5.Interface().([]int)) // [1 20 3 4]    // 这里修改 v5 的时候影响不到 s 了    v5.Index(1).SetInt(30)    fmt.Println(s) // [1 20 3]    fmt.Println(v5.Interface().([]int)) // [1 30 3 4] } 

说明:在上面的代码中,v5 实际上是 v4 扩容后的切片,底层的 array 指针指向的是跟 s 不一样的 array 了, 因此在我们修改 v5 的时候,会发现原来的 s 并没有发生改变。

虽然通过值反射对象可以修改 slice 的数据,但是如果通过反射对象 append 元素到 slice 的反射对象的时候, 可能会触发 slice 扩容,这个时候再修改反射对象的时候,就影响不了原来的 slice 了。

slice 容量够的话是不是就可以正常追加元素了?

只能说,能,也不能。我们看看下面这个例子:

func TestPointer000(t *testing.T) {    s1 := make([]int, 3, 6)    s1[0] = 1    s1[1] = 2    s1[2] = 3    fmt.Println(s1) // [1 2 3]    v6 := reflect.ValueOf(s1)    v7 := reflect.Append(v6, reflect.ValueOf(4))    // 虽然 s1 的容量足够大,但是 s1 还是看不到追加的元素    fmt.Println(s1) // [1 2 3]    fmt.Println(v7.Interface().([]int)) // [1 2 3 4]    // s1 和 s2 底层数组还是同一个    // array1 是 s1 底层数组的内存地址    array1 := (*(*reflect.SliceHeader)(unsafe.Pointer(&s1))).Data    s2 := v7.Interface().([]int) // array2 是 s2 底层数组的内存地址    array2 := (*(*reflect.SliceHeader)(unsafe.Pointer(&s2))).Data    assert.Equal(t, array1, array2)    // 这是因为 s1 的长度并没有发生改变,    // 所以 s1 看不到追加的那个元素    fmt.Println(len(s1), cap(s1)) // 3 6    fmt.Println(len(s2), cap(s2)) // 4 6 } 

在这个例子中,我们给 slice 分配了足够大的容量,但是我们通过反射对象来追加元素的时候, 虽然数据被正常追加到了 s1 底层数组,但是由于在反射对象以外的 s1len 并没有发生改变, 因此 s1 还是看不到反射对象追加的元素。所以上面说可以正常追加元素

但是,外部由于 len 没有发生改变,因此外部看不到反射对象追加的元素,所以上面也说不能正常追加元素

因此,虽然理论上修改的是同一片内存,我们依然不能通过传值的方式来通过反射对象往 slice 中追加元素。 但是修改 [0, len(s)) 范围内的元素在反射对象外部是可以看到的。

map 也不能通过值反射对象来修改其元素。

slice 类似,通过 map 的值反射对象来追加元素的时候,同样可能导致扩容, 扩容之后,保存数据的内存区域会发生改变。

但是,从另一个角度看,如果我们只是修改其元素的话,是可以正常修改的。

chan 没有追加

chanslicemap 有个不一样的地方,它的长度是我们创建 chan 的时候就已经固定的了, 因此,不存在扩容导致指向内存区域发生改变的问题。

因此,对于 chan 类型的元素,我们传 ch 或者 &chreflect.ValueOf 都可以实现修改 ch

结构体字段包含指针的情况

如果结构体里面包含了指针字段,我们也只是想通过反射对象来修改这个指针字段的话, 那么我们也还是可以通过传值给 reflect.ValueOf 来创建反射对象来修改这个指针字段:

type person struct {    Name *string } func TestPointerPerson(t *testing.T) {    name := "foo"    p := person{Name: &name}    v := reflect.ValueOf(p)    fmt.Println(v.Field(0).Elem().CanAddr())    fmt.Println(v.Field(0).Elem().CanSet())    name1 := "bar"    v.Field(0).Elem().Set(reflect.ValueOf(name1))    // p 的 Name 字段已经被成功修改    fmt.Println(*p.Name) } 

在这个例子中,我们虽然使用了 p 而不是 &p 来创建反射对象, 但是我们依然可以修改 Name 字段,因为反射对象拿到了 Name 的指针的拷贝, 通过这个拷贝是可以定位pName 字段本身指向的内存的。

但是我们依然是不能修改 p 中的其他字段。

5. interface 类型处理

对于 interface 类型的元素,我们可以将以下两种操作看作是等价的:

// v1 跟 v2 都拿到了 a 的拷贝 var a = 1 v1 := reflect.ValueOf(a) var b interface{} = a v2 := reflect.ValueOf(b) 

我们可以通过下面的断言来证明:

assert.Equal(t, v1.Kind(), v2.Kind()) assert.Equal(t, v1.CanAddr(), v2.CanAddr()) assert.Equal(t, v1.CanSet(), v2.CanSet()) assert.Equal(t, v1.Interface(), v2.Interface()) 

当然,对于指针类型也是一样的:

// v1 跟 v2 都拿到了 a 的指针 var a = 1 v1 := reflect.ValueOf(&a) var b interface{} = &a v2 := reflect.ValueOf(b) 

同样的,我们可以通过下面的断言来证明:

assert.Equal(t, v1.Kind(), v2.Kind()) assert.Equal(t, v1.Elem().Kind(), v2.Elem().Kind()) assert.Equal(t, v1.Elem().CanAddr(), v2.Elem().CanAddr()) assert.Equal(t, v1.Elem().Addr(), v2.Elem().Addr()) assert.Equal(t, v1.Interface(), v2.Interface()) assert.Equal(t, v1.Elem().Interface(), v2.Elem().Interface()) 

interface 底层类型是值

interface 类型的底层类型是值的时候,我们将其传给 reflect.ValueOf 跟直接传值是一样的。 是没有办法修改 interface 底层数据的值的(除了指针类型字段,因为反射对象也拿到了指针字段的地址):

type person struct { Name *string } func TestInterface1(t *testing.T) {    name := "foo"    p := person{Name: &name}    // v 拿到的是 p 的拷贝 // 下面两行等价于 v := reflect.ValueOf(p)    var i interface{} = p    v := reflect.ValueOf(i)    assert.False(t, v.CanAddr())    assert.Equal(t, reflect.Struct, v.Kind())    assert.True(t, v.Field(0).Elem().CanAddr()) } 

在上面这个例子中 v := reflect.ValueOf(i) 其实等价于 v := reflect.ValueOf(p), 因为在我们调用 reflect.ValueOf(p) 的时候,go 语言本身会帮我们将 p 转换为 interface{} 类型。 在我们赋值给 i 的时候,go 语言也会帮我们将 p 转换为 interface{} 类型。 这样再调用 reflect.ValueOf 的时候就不需要再做转换了。

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interface 底层类型是指针

传递底层数据是指针类型的 interfacereflect.ValueOf 的时候,我们可以修改 interface 底层指针指向的值, 效果等同于直接传递指针给 reflect.ValueOf

func TestInterface(t *testing.T) {    var a = 1    v1 := reflect.ValueOf(&a)    var b interface{} = &a    v2 := reflect.ValueOf(b)    // v1 和 v2 本质上都接收了一个 interface 参数,    // 这个 interface 参数的数据部分都是 &a    v1.Elem().SetInt(10)    assert.Equal(t, 10, a)    // 通过 v1 修改 a 的值,v2 也能看到    assert.Equal(t, 10, v2.Elem().Interface())    // 同样的,通过 v2 修改 a 的值,v1 也能看到    v2.Elem().SetInt(20)    assert.Equal(t, 20, a)    assert.Equal(t, 20, v1.Elem().Interface()) } 

不要再对接口类型取地址

能不能通过反射 Value 对象来修改变量只取决于,能不能根据反射对象拿到最初变量的内存地址。 如果拿到的只是原始值的拷贝,不管我们怎么做都无法修改原始值。

对于初学者另外一个令人困惑的地方可能是下面这样的代码:

func TestInterface(t *testing.T) {    var a = 1    var i interface{} = a    v1 := reflect.ValueOf(&a)    v2 := reflect.ValueOf(&i)    // v1 和 v2 的类型都是 reflect.Ptr    assert.Equal(t, reflect.Ptr, v1.Kind())    assert.Equal(t, reflect.Ptr, v2.Kind())    // 但是两者的 Elem() 类型不同,    // v1 的 Elem() 是 reflect.Int,    // v2 的 Elem() 是 reflect.Interface    assert.Equal(t, reflect.Int, v1.Elem().Kind())    assert.Equal(t, reflect.Interface, v2.Elem().Kind()) } 

困惑的源头在于,reflect.ValueOf() 这个函数的参数是 interface{} 类型的, 这意味着我们可以传递任意类型的值给它,包括指针类型的值。

正因如此,如果我们不懂得 reflect 包的工作原理的话, 就会传错变量到 reflect.ValueOf() 函数中,导致程序出错。

对于上面例子的 v2,它是一个指向 interface{} 类型的指针的反射对象,它也能找到最初的变量 a

但是能不能修改 a,还是取决于 a 是否是可寻址的。也就是最初传递给 i 的值是不是一个指针类型。

assert.Equal(t, "<*interface {} Value>", v2.String()) assert.Equal(t, "<interface {} Value>", v2.Elem().String()) assert.Equal(t, "<int Value>", v2.Elem().Elem().String()) 

在上面的例子中,我们传递给 i 的是 a 的值,而不是 a 的指针,所以 i 是不可寻址的,也就是说 v2 是不可寻址的。

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上图说明:

i 是接口类型,它的数据部分是 a 的拷贝,它的类型部分是 int 类型。&i 是指向接口的指针,它指向了上图的 efacev2 是指向 eface 的指针的反射对象。最终,我们通过 v2 找到 i 这个接口,然后通过 i 找到 a 这个变量的拷贝

所以,绕了一大圈,我们最终还是修改不了 a 的值。到最后我们只拿到了 a 的拷贝。

6. 指针类型反射对象不可修改其指向地址

其实这一点上面有些地方也有涉及到,但是这里再强调一下。一个例子如下:

func TestPointer(t *testing.T) {    var a = 1    var b = &a    v := reflect.ValueOf(b)    assert.False(t, v.CanAddr())    assert.False(t, v.CanSet())    assert.True(t, v.Elem().CanAddr())    assert.True(t, v.Elem().CanSet()) } 

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说明:

v 是指向 &a 的指针的反射对象。通过这个反射对象的 Elem() 方法,我们可以找到原始的变量 a。反射对象本身不能修改,但是它的 Elem() 方法返回的反射对象可以修改。

对于指针类型的反射对象,其本身不能修改,但是它的 Elem() 方法返回的反射对象可以修改。

7. 反射也不能修改字符串中的字符

这是因为,go 中的字符串本身是不可变的,我们无法像在 C 语言中那样修改其中某一个字符。 其实不止是 go,其实很多编程语言的字符串都是不可变的,比如 Java 中的 String 类型。

在 go 中,字符串是用一个结构体来表示的,大概长下面这个样子:

type StringHeader struct {    Data UIntptr    Len  int } 
Data 是指向字符串的指针。Len 是字符串的长度(单位为字节)。

在 go 中 str[1] = 'a' 这样的操作是不允许的,因为字符串是不可变的。

相同的字符串只有一个实例

假设我们定义了两个相同的字符串,如下:

s1 := "hello" s2 := "hello" 

这两个字符串的值是相同的,但是它们的地址是不同的。那既然如此,为什么我们还是不能修改它的其中某一个字符呢? 这是因为,虽然 s1s2 的地址不一样,但是它们实际保存 hello 这个字符串的地址是一样的:

v1 := (*reflect.StringHeader)(unsafe.Pointer(&s1)) v2 := (*reflect.StringHeader)(unsafe.Pointer(&s2)) // 两个字符串实例保存字符串的内存地址是一样的 assert.Equal(t, v1.Data, v2.Data) 

两个字符串内存表示如下:

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所以,我们可以看到,s1s2 实际上是指向同一个字符串的指针,所以我们无法修改其中某一个字符。 因为如果允许这种行为存在的话,我们对其中一个字符串实例修改,也会影响到另外一个字符串实例。

字符串本身可以替换

虽然我们不能修改字符串中的某一个字符,但是我们可以通过反射对象把整个字符串替换掉:

func TesTStirng(t *testing.T) {    s := "hello"    v := reflect.ValueOf(&s)    fmt.Println(v.Elem().CanAddr())    fmt.Println(v.Elem().CanSet())    v.Elem().SetString("world")    fmt.Println(s) // world } 

这里实际上是把 s 中保存字符串的地址替换成了指向 world 这个字符串的地址,而不是将 hello 指向的内存修改成 world

func TestStirng(t *testing.T) {    s := "hello"    oldAddr := (*reflect.StringHeader)(unsafe.Pointer(&s)).Data    v := reflect.ValueOf(&s)    v.Elem().SetString("world")    newAddr := (*reflect.StringHeader)(unsafe.Pointer(&s)).Data    // 修改之后,实际保存字符串的内存地址发生了改变    assert.notEqual(t, oldAddr, newAddr) } 

这可以用下图表示:

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总结

如果我们需要通过反射对象来修改变量的值,那么我们必须得有办法拿到变量实际存储的内存地址。这种情况下,很多时候都是通过传递指针给 reflect.ValueOf() 方法来实现的。但是对于 chanmapslice 或者其他类似的数据结构,它们通过指针来引用实际存储数据的内存,这种数据结构是通过通过传值给 reflect.ValueOf() 方法来实现修改其中的元素的。因为这些数据结构的数据部分可以通过指针的拷贝来修改。但是 mapslice 有可能会扩容,如果通过反射对象来追加元素,可能导致追加失败。这是因为,通过反射对象追加元素的时候,如果扩容了,那么原来的内存地址就会失效,这样我们其实就修改不了原来的 mapslice 了。同样的,结构体传值来创建反射对象的时候,如果其中有指针类型的字段,那么我们也可以通过指针来修改其中的元素。但是其他字段也还是修改不了的。如果我们创建反射对象的参数是 interface 类型,那么能不能修改元素的变量还是取决于我们这个 interface 类型变量的数据部分是值还是指针。如果 interface 变量中存储的是值,那么我们就不能修改其中的元素了。如果 interface 变量中存储的是指针,就可以修改。我们无法修改字符串的某一个字符,通过反射也不能,因为字符串本身是不可变的。不同的 stirng 类型的变量,如果它们的值是一样的,那么它们会共享实际存储字符串的内存。但是我们可以直接用一个新的字符串替代旧的字符串。

但其实说了那么多,简单来说只有一点,就是我们只能通过反射对象来修改指针类型的变量。如果拿不到实际存储数据的指针,那么我们就无法通过反射对象来修改其中的元素了。

以上就是go reflect要不要传指针原理详解的详细内容,更多关于go reflect 传指针的资料请关注云初冀北其它相关文章!

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