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Go addressable 详解

狗厂  · 掘金  ·  · 2018-02-28 02:58

正文

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Go语言规范中规定了可寻址(addressable)对象的定义,

For an operand x of type T, the address operation &x generates a pointer of type *T to x. The operand must be addressable, that is, either a variable, pointer indirection, or slice indexing operation; or a field selector of an addressable struct operand; or an array indexing operation of an addressable array. As an exception to the addressability requirement, x may also be a (possibly parenthesized) composite literal. If the evaluation of x would cause a run-time panic, then the evaluation of &x does too.

对于一个对象 x , 如果它的类型为 T , 那么 &x 则会产生一个类型为 *T 的指针，这个指针指向 x , 这是这一段的第一句话，也是我们在开发过程中经常使用的一种获取对象指针的一种方式。

addressable

上面规范中的这段话规定， x 必须是可寻址的， 也就是说，它只能是一下几种方式：

  • 一个变量: &x
  • 指针引用(pointer indirection): &*x
  • slice索引操作(不管slice是否可寻址): &s[1]
  • 可寻址struct的字段: &point.X
  • 可寻址数组的索引操作: &a[0]
  • composite literal类型: &struct{ X int }{1}

下列情况 x 是不可以寻址的，你不能使用 &x 取得指针：

  • 字符串中的字节:
  • map对象中的元素
  • 接口对象的动态值(通过type assertions获得)
  • 常数
  • literal值(非composite literal)
  • package 级别的函数
  • 方法method (用作函数值)
  • 中间值(intermediate value):
    • 函数调用
    • 显式类型转换
    • 各种类型的操作 （除了指针引用pointer dereference操作 *x ):
      • channel receive operations
      • sub-string operations
      • sub-slice operations
      • 加减乘除等运算符

Tapir Games在他的文章 unaddressable-values 中做了很好的整理。

有几个点需要解释下：

  • 常数为什么不可以寻址?： 如果可以寻址的话，我们可以通过指针修改常数的值，破坏了常数的定义。
  • map的元素为什么不可以寻址？:两个原因，如果对象不存在，则返回零值，零值是不可变对象，所以不能寻址，如果对象存在，因为Go中map实现中元素的地址是变化的，这意味着寻址的结果是无意义的。
  • 为什么slice不管是否可寻址，它的元素读是可以寻址的？:因为slice底层实现了一个数组，它是可以寻址的。
  • 为什么字符串中的字符/字节又不能寻址呢：因为字符串是不可变的。

规范中还有几处提到了 addressable :

  • 调用一个receiver为指针类型的方法时，使用一个addressable的值将自动获取这个值的指针
  • ++ 、 -- 语句的操作对象必须是addressable或者是map的index操作
  • 赋值语句 = 的左边对象必须是addressable,或者是map的index操作，或者是 _
  • 上条同样使用 for ... range 语句

reflect.Value 的 CanAddr 方法和 CanSet 方法

在我们使用 reflect 执行一些底层的操作的时候， 比如编写序列化库、rpc框架开发、编解码、插件开发等业务的时候，经常会使用到 reflect.Value 的 CanSet 方法，用来动态的给对象赋值。 CanSet 比 CanAddr 只加了一个限制，就是struct类型的 unexported 的字段不能 Set ，所以我们这节主要介绍 CanAddr 。

并不是任意的 reflect.Value 的 CanAddr 方法都返回 true ,根据它的godoc,我们可以知道：

CanAddr reports whether the value's address can be obtained with Addr. Such values are called addressable. A value is addressable if it is an element of a slice, an element of an addressable array, a field of an addressable struct, or the result of dereferencing a pointer. If CanAddr returns false, calling Addr will panic.

也就是只有下面的类型 reflect.Value 的 CanAddr 才是 true , 这样的值是 addressable :

  • slice的元素
  • 可寻址数组的元素
  • 可寻址struct的字段
  • 指针引用的结果

与规范中规定的 addressable , reflect.Value 的 addressable 范围有所缩小， 比如对于栈上分配的变量， 随着方法的生命周期的结束， 栈上的对象也就被回收掉了，这个时候如果获取它们的地址，就会出现不一致的结果，甚至安全问题。

对于栈和堆的对象分配以及逃逸分析，你可以看 William Kennedy 写的系列文章: Go 语言机制之逃逸分析

所以如果你想通过 reflect.Value 对它的值进行更新，应该确保它的 CanSet 方法返回 true ,这样才能调用 SetXXX 进行设置。

使用 reflect.Value 的时候有时会对 func Indirect(v Value) Value 和 func (v Value) Elem() Value 两个方法有些迷惑，有时候他们俩会返回同样的值，有时候又不会。

总结一下：

  1. 如果 reflect.Value 是一个指针， 那么 v.Elem() 等价于 reflect.Indirect(v)
  2. 如果不是指针
    2.1 如果是 interface , 那么 reflect.Indirect(v) 返回同样的值，而 v.Elem() 返回接口的动态的值
    2.2 如果是其它值, v.Elem() 会panic,而 reflect.Indirect(v) 返回原值

下面的代码列出一些 reflect.Value 是否可以addressable, 你需要注意数组和struct字段的情况，也就是 x7 、 x9 、 x14 、 x15 的正确的处理方式。 

package main
import (
	"fmt"
	"reflect"
	"time"
)
func main() {
	checkCanAddr()
}
type S struct {
	X int
	Y string
	z int
}
func M() int {
	return 100
}
var x0 = 0
func checkCanAddr() {
	// 可寻址的情况
	v := reflect.ValueOf(x0)
	fmt.Printf("x0: %v \tcan be addressable and set: %t, %t\n", x0, v.CanAddr(), v.CanSet()) //false,false
	var x1 = 1
	v = reflect.Indirect(reflect.ValueOf(x1))
	fmt.Printf("x1: %v \tcan be addressable and set: %t, %t\n", x1, v.CanAddr(), v.CanSet()) //false,false
	var x2 = &x1
	v = reflect.Indirect(reflect.ValueOf(x2))
	fmt.Printf("x2: %v \tcan be addressable and set: %t, %t\n", x2, v.CanAddr(), v.CanSet()) //true,true
	var x3 = time.Now()
	v = reflect.Indirect(reflect.ValueOf(x3))
	fmt.Printf("x3: %v \tcan be addressable and set: %t, %t\n", x3, v.CanAddr(), v.CanSet()) //false,false
	var x4 = &x3
	v = reflect.Indirect(reflect.ValueOf(x4))
	fmt.Printf("x4: %v \tcan be addressable and set: %t, %t\n", x4, v.CanAddr(), v.CanSet()) // true,true
	var x5 = []int{1, 2, 3}
	v = reflect.ValueOf(x5)
	fmt.Printf("x5: %v \tcan be addressable and set: %t, %t\n", x5, v.CanAddr(), v.CanSet()) // false,false
	var x6 = []int{1, 2, 3}
	v = reflect.ValueOf(x6[0])
	fmt.Printf("x6: %v \tcan be addressable and set: %t, %t\n", x6[0], v.CanAddr(), v.CanSet()) //false,false
	var x7 = []int{1, 2, 3}
	v = reflect.ValueOf(x7).Index(0)
	fmt.Printf("x7: %v \tcan be addressable and set: %t, %t\n", x7[0], v.CanAddr(), v.CanSet()) //true,true
	v = reflect.ValueOf(&x7[1])
	fmt.Printf("x7.1: %v \tcan be addressable and set: %t, %t\n", x7[1], v.CanAddr(), v.CanSet()) //true,true
	var x8 = [3]int{1, 2, 3}
	v = reflect.ValueOf(x8[0])
	fmt.Printf("x8: %v \tcan be addressable and set: %t, %t\n", x8[0], v.CanAddr(), v.CanSet()) //false,false
	// https://groups.google.com/forum/#!topic/golang-nuts/RF9zsX82MWw
	var x9 = [3]int{1, 2, 3}
	v = reflect.Indirect(reflect.ValueOf(x9).Index(0))
	fmt.Printf("x9: %v \tcan be addressable and set: %t, %t\n", x9[0], v.CanAddr(), v.CanSet()) //false,false
	var x10 = [3]int{1, 2, 3}
	v = reflect.Indirect(reflect.ValueOf(&x10)).Index(0)
	fmt.Printf("x9: %v \tcan be addressable and set: %t, %t\n", x10[0], v.CanAddr(), v.CanSet()) //true,true
	var x11 = S{}
	v = reflect.ValueOf(x11)
	fmt.Printf("x11: %v \tcan be addressable and set: %t, %t\n", x11, v.CanAddr(), v.CanSet()) //false,false
	var x12 = S{}
	v = reflect.Indirect(reflect.ValueOf(&x12))
	fmt.Printf("x12: %v \tcan be addressable and set: %t, %t\n", x12, v.CanAddr(), v.CanSet()) //true,true
	var x13 = S{}
	v = reflect.ValueOf(x13).FieldByName("X")
	fmt.Printf("x13: %v \tcan be addressable and set: %t, %t\n", x13, v.CanAddr(), v.CanSet()) //false,false
	var x14 = S{}
	v = reflect.Indirect(reflect.ValueOf(&x14)).FieldByName("X")
	fmt.Printf("x14: %v \tcan be addressable and set: %t, %t\n", x14, v.CanAddr(), v.CanSet()) //true,true
	var x15 = S{}
	v = reflect.Indirect(reflect.ValueOf(&x15)).FieldByName("z")
	fmt.Printf("x15: %v \tcan be addressable and set: %t, %t\n", x15, v.CanAddr(), v.CanSet()) //true,false
	v = reflect.Indirect(reflect.ValueOf(&S{}))
	fmt.Printf("x15.1: %v \tcan be addressable and set: %t, %t\n", &S{}, v.CanAddr(), v.CanSet()) //true,true
	var x16 = M
	v = reflect.ValueOf(x16)
	fmt.Printf("x16: %p \tcan be addressable and set: %t, %t\n", x16, v.CanAddr(), v.CanSet()) //false,false
	var x17 = M
	v = reflect.Indirect(reflect.ValueOf(&x17))
	fmt.Printf("x17: %p \tcan be addressable and set: %t, %t\n", x17, v.CanAddr(), v.CanSet()) //true,true
	var x18 interface{} = &x11
	v = reflect.ValueOf(x18)
	fmt.Printf("x18: %v \tcan be addressable and set: %t, %t\n", x18, v.CanAddr(), v.CanSet()) //false,false
	var x19 interface{} = &x11
	v = reflect.ValueOf(x19).Elem()
	fmt.Printf("x19: %v \tcan be addressable and set: %t, %t\n", x19, v.CanAddr(), v.CanSet()) //true,true
	var x20 = [...]int{1, 2, 3}
	v = reflect.ValueOf([...]int{1, 2, 3})
	fmt.Printf("x20: %v \tcan be addressable and set: %t, %t\n", x20, v.CanAddr(), v.CanSet()) //false,false
}

参考资料







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