Який сенс мати вказівники в Go?

Я знаю, що покажчики в Go дозволяють мутувати аргументи функції, але чи не було б простіше, якби вони прийняли лише посилання (з відповідними const або змінними кваліфікаторами). Зараз у нас є покажчики, а для деяких вбудованих типів, таких як карти та канали, неявний перехід за посиланням.

Мені чогось не вистачає чи покажчики в Go - це лише зайве ускладнення?

Мені дуже подобається приклад, взятий з http://www.golang-book.com/8

func zero(x int) {
    x = 0
}
func main() {
    x := 5
    zero(x)
    fmt.Println(x) // x is still 5
}

на відміну від

func zero(xPtr *int) {
    *xPtr = 0
}
func main() {
    x := 5
    zero(&x)
    fmt.Println(x) // x is 0
}

Покажчики корисні з кількох причин. Покажчики дозволяють контролювати розташування пам'яті (впливає на ефективність кеш-пам'яті процесора). У Go ми можемо визначити структуру, де всі члени перебувають у суміжній пам'яті:

type Point struct {
  x, y int
}

type LineSegment struct {
  source, destination Point
}

У цьому випадку Pointструктури вбудовані в LineSegmentструктуру. Але не завжди можна вбудувати дані безпосередньо. Якщо ви хочете підтримувати такі структури, як двійкові дерева або зв’язаний список, тоді вам потрібно підтримувати якийсь вказівник.

type TreeNode {
  value int
  left  *TreeNode
  right *TreeNode
}

Java, Python і т.д. не мають цієї проблеми, оскільки вона не дозволяє вбудовувати складені типи, тому немає необхідності синтаксично розрізняти вбудовування та вказівку.

Проблеми зі структурами Swift / C # вирішені за допомогою покажчиків Go

Можливою альтернативою для того, щоб зробити те саме, є розмежування structта classяк це роблять C # та Swift. Але це має обмеження. Хоча зазвичай можна вказати, що функція приймає структуру як inoutпараметр, щоб уникнути копіювання структури, це не дозволяє зберігати посилання (покажчики) на структури. Це означає, що ви ніколи не можете розглядати структуру як еталонний тип, коли вважаєте це корисним, наприклад, для створення розподільника пулу (див. Нижче).

Спеціальний розподільник пам'яті

Використовуючи покажчики, ви також можете створити власний розподільник пулу (це дуже спрощено, видалено безліч перевірок, щоб просто показати принцип):

type TreeNode {
  value int
  left  *TreeNode
  right *TreeNode

  nextFreeNode *TreeNode; // For memory allocation
}

var pool [1024]TreeNode
var firstFreeNode *TreeNode = &pool[0] 

func poolAlloc() *TreeNode {
    node := firstFreeNode
    firstFreeNode  = firstFreeNode.nextFreeNode
    return node
}

func freeNode(node *TreeNode) {
    node.nextFreeNode = firstFreeNode
    firstFreeNode = node
}

Поміняйте місцями два значення

Вказівники також дозволяють реалізувати swap. Тобто обмін значеннями двох змінних:

func swap(a *int, b *int) {
   temp := *a
   *a = *b
   *b = temp
}

Висновок

Java ніколи не могла повністю замінити C ++ для системного програмування в таких місцях, як Google, частково тому, що продуктивність не може бути налаштована на однакові показники через відсутність можливості контролю розташування та використання пам'яті (помилки кешу суттєво впливають на продуктивність). Go має на меті замінити C ++ у багатьох областях, тому потребує підтримки вказівників.

Посилання не можуть бути перепризначені, тоді як покажчики можуть. Це лише робить покажчики корисними у багатьох ситуаціях, коли посилання використовувати не можна.

Go розроблений як лаконічна мінімалістична мова. Тому все починалося з лише значень та покажчиків. Пізніше, за необхідності, були додані деякі типи посилань (фрагменти, карти та канали).

Мова програмування Go: Поширені запитання щодо мовного дизайну: Чому карти, фрагменти та канали посилаються, а масиви є значеннями?

"Існує багато історії на цю тему. На початку карти та канали були синтаксичними вказівниками, і неможливо було оголосити або використовувати екземпляр, що не вказує. Також ми боролися з тим, як повинні працювати масиви. Зрештою ми вирішили, що суворе розділення покажчиків та значень ускладнив використання мови. Представлення посилальних типів, включаючи зрізи для обробки посилальної форми масивів, вирішило ці проблеми. Типи посилань додають мові певну складність, але вони мають великий вплив на зручність використання: Go став більш продуктивну, зручну мову, коли вони були введені ".

Швидка компіляція є основною метою проектування мови програмування Go; що має свої витрати. Однією з жертв, здається, є можливість позначення змінних (крім основних констант часу компіляції) та параметрів як незмінні. Це було прохано, але відхилено.

голанг-горіхи: go мова. Деякі відгуки та сумніви.

"Додавання const до системи типу змушує її з'являтися скрізь і змушує її видаляти її скрізь, якщо щось змінюється. Хоча може бути певна вигода від позначення об'єктів незмінними якимось чином, ми не вважаємо, що класифікатор типу const має шлях йти."