9.2 深入理解nil
nil
是Go中熟悉且重要的预先声明的标识符。它是多种类型零值的字面表示。许多具有其他一些流行语言经验的新Go程序员可能会将其nil
视为null
(或NULL
)其他语言的对应物 。这部分是正确的,但nil
在Go和null
(或NULL
)其他语言之间存在许多差异。
按照Go语言规范,任何类型在未初始化时都对应一个零值:布尔类型是false,整型是0,字符串是””,而指针,函数,interface,slice,channel和map的零值都是nil。
nil
没有默认类型
Go中的每个其他预先声明的标识符都具有默认类型。例如,
- 默认类型为
true
和false
都是bool
类型。 - 默认类型
iota
是int
。
但是nil
它没有默认类型,尽管它有许多可能的类型。编译器必须有足够的信息来nil
从上下文中推导出值的类型 。
示例:
package main
func main() {
// This following line doesn't compile.
/*
v := nil
*/
// There must be sufficient information for compiler
// to deduce the type of a nil value.
_ = (*struct{})(nil)
_ = []int(nil)
_ = map[int]bool(nil)
_ = chan string(nil)
_ = (func())(nil)
_ = interface{}(nil)
// This lines are equivalent to the above lines.
var _ *struct{} = nil
var _ []int = nil
var _ map[int]bool = nil
var _ chan string = nil
var _ func() = nil
var _ interface{} = nil
}
nil Go中是一个预先声明的标识符
您可以在nil
不声明的情况下使用它。
nil
可以表示多种类型的零值
在Go中,nil
可以表示以下类型的零值:
- pointer types (including type-unsafe ones).
- map types.
- slice types.
- function types.
- channel types.
- interface types.
示例:
package main
import "fmt"
type Person struct {
Id int
Name string
Info interface{}
}
func main() {
var p Person
fmt.Println(p)// {0 <nil>}
}
nil
在Go中不是关键字
预先宣布的nil
可以被遮蔽。
示例:
package main
import "fmt"
func main() {
nil := 123
fmt.Println(nil) // 123
}
nil
具有不同种类的价值的大小可能不同
一个类型的所有值的内存布局总是相同的。 nil
类型的值不是例外。nil
值的大小始终与其类型与nil
值相同的非零值的大小相同。因此,nil
表示不同类型的不同零值的标识符可以具有不同的大小。
示例:
package main
import (
"fmt"
"unsafe"
)
func main() {
var p *struct{} = nil
fmt.Println( unsafe.Sizeof( p ) ) // 8
var s []int = nil
fmt.Println( unsafe.Sizeof( s ) ) // 24
var m map[int]bool = nil
fmt.Println( unsafe.Sizeof( m ) ) // 8
var c chan string = nil
fmt.Println( unsafe.Sizeof( c ) ) // 8
var f func() = nil
fmt.Println( unsafe.Sizeof( f ) ) // 8
var i interface{} = nil
fmt.Println( unsafe.Sizeof( i ) ) // 16
}
nil 使用场景
pointers
nil pointer
- 指向 nil, 又名 nothing
- pointer 的零值
var p *int // 声明一个 int 类型的指针
println(p) // <nil>
p == nil // true
*p // panic: runtime error: invalid memory address or nil pointer dereference
指针表示指向内存的地址,如果对 nil 的指针进行解引用的话就会导致 panic。那么为 nil 的指针有什么用呢? 先来看看一个计算二叉树和的例子:
type tree struct {
v int
l *tree
r *tree
}
// first solution
func (t *tree) Sum() int {
sum := t.v
if t.l != nil {
sum += t.l.Sum()
}
if t.r != nil {
sum += t.r.Sum()
}
return sum
}
上面代码有两个问题:
一个是代码重复
if v != nil {
v.m()
}
另一个是当 t 是 nil 的时候会 panic:
var t *tree
sum := t.Sum() // panic: invalid memory address or nil pointer dereference
那,怎么解决上面的问题呢? 我们先来看看一个指针接收器的例子:
type Person struct{}
func sayHi(p *Person) {fmt.Println("hi")}
func (p *Person) sayHi() {fmt.Println("hi")}
var p *Person
p.sayHi() // hi
对于指针对象的方法来说,就算指针的值为 nil, 也是可以调用的,基于此,我们可以对刚刚计算的二叉树的例子进行一下改造:
func (t *tree) Sum() int {
if t == nil {
return 0
}
return t.v + t.l.Sum() + t.r.Sum()
}
跟刚才的代码一对比是不是简洁了很多? 对于 nil
指针,只需要在方法前面判断一下就 OK 了,无需重复判断。换成打印二叉树的值或者查找二叉树的某个值都是一样的:Coding Time
func(t *tree) String() string {
if t == nil {
return ""
}
return fmt.Sprint(t.l, t.v, t.r)
}
// nil receivers are useful: Find
func (t *tree) Find(v int) bool {
if t == nil {
return false
}
return t.v == v || t.l.Find(v) || t.r.Find(v)
}
所以如果不是很需要的话,不要用NewX()去初始化值,而是使用它们的默认值。
slices
// nil slices
var s []T
len(s) // 0
cap(s) // 0
for range s {
} // iterates zero times
s[i] // panic: index out of range
一个为nil
的slice
,除了不能索引外,其他的操作都是可以的,slice
有三个元素,分别是长度、容量、指向数组的指针,当你需要填充值的时候可以使用append
函数,slice
会自动进行扩充。所以我们并不需要担心slice
的大小,使用append
的话slice
会自动扩容。
var s []int
for i := 0; i < 10; i++ {
fmt.Printf("len: %2d cap: %2d\n", len(s), cap(s))
s = append(s, i)
}
那么为nil
的slice的底层结构是怎样的呢?根据官方的文档,slice有三个元素,分别是长度、容量、指向数组的指针:
map
对于 Go 来说,map,function, channel 都是特殊的指针,指向各自特定的实现,这个我们暂时可以不用管。
// nil maps
var m map[t]u
len(m) // 0
for range m // interates zero times
v, ok := m[i] // zero(u), false
m[i] = x // panic: assignment to entry in nil map
对于 nil
的 map
, 我们可以简单把它看成是一个只读的 map,不能进行写操作,否则就会 panic。那么,nil
的 map 有什么用呢? 看下这个例子:
func NewGet(url string, headers map[string]string) (*http.Request, error) {
req, er := http.NewRequest(http.MethodGet, url, nil)
if err != nil {
return nil, err
}
for k, v := range headers {
req.Header.Set(k, v)
}
return req, nil
}
对于 NewGet 来说,我们需要传入一个类型为 map 的参数,并且这个函数只是对这个参数进行读取,我们可以传入一个非空的值:
NewGet("http://google.com", map[string]string) {
"USER_AGENT":"golang/gopher",
}
// 或者,这样传
NewGet("http://google.com", map[string]string{})
// 但是,前面也说了,map 的零值是 nil, 所以当 header 为空的时候,我们也可以直接传入一个 nil
NewGet("http://google.com", nil)
是不是,简洁很多? so, 把 nil
map 作为一个只读的空的 map 进行读取吧
channels
// nil channels
var c chan t
<- c // blocks forever
c <- x // blocks forever
close(c) // panic: close of nil channel
关闭一个 nil
的 channel 会导致程序 panic (如何关闭 channel 可以看看这篇文章:如何优雅的关闭Go Channel). 举个例子,假如现在有两个 channel 负责输入,一个 channel 负责汇总,简单的代码实现:
func merge(out chan<- int, a, b <-chan int) {
for {
select {
case v := <- a:
out <- v
case v := <- b:
out <- v
}
}
}
closed channels
var c chan t
v, ok <- c // zero(t), false
c <- x // panic: send on closed channel
close(c) // panic: close of nil channel
如果在外部调用中关闭了 a 或者 b, 那么就会不断地从 a 或者 b 中读出 0,这和我们想要的不一样,我们想关闭 a 或 b 后就停止汇总,修改一下代码:
func merge (out chan<- int, a, b <-chan int) {
for a != nil || b != nil {
select {
case v, ok := <-a:
if !ok {
a = nil
fmt.Println("a is nil")
continue
}
out <- v
case v, ok := <-b:
if !ok {
a = nil
fmt.Println("b is nil")
continue
}
out <- v
}
}
fmt.Println("close out")
close(out)
}
在知道 channel 关闭之后,将 channel 的值设为 nil, 这样子就相当于将这个 select case 子句给停用了,因为 nil
的 channel 是永远阻塞的。
functions
函数可以被用作结构体字段, 逻辑上,默认的零值为 nil
type Foo struct {
f func() error
}
nil funcs for default values
lazy initialization of variables, nil can also imply default behavior
func NewServer(logger func(string, ...interface{})) {
if logger == nil {
logger = logger.Printf
}
logger("initializing %s", os.Getenv("hostname"))
// ...
}
interfaces
interface 并不是一个指针,它的底层实现由两部分组成,一个是类型,一个是值,也就类似于:(Type, Value). 只有当类型和值都是 nil 的时候,才等于 nil. 看看下面的代码:
func do() error { // error: (*doError, nil)
var err *doError
return err // nil of type *doError
}
func main() {
err := do()
fmt.Println(err == nil) // false
}
输出结果:false. do 函数声明了一个 doError 的变量 err, 然后返回,返回值是 error 接口,但是这个时候的 Type 已经变成了:(doError, nil), 所以和 nil 肯定是不会相等的。所以我们在写函数的时候,不要声明具体的 error 变量,而是应该直接返回 nil:
func do() error {
return nil
}
// 再来看看这个例子
func do() *doError { // nil of type *doError
return nil
}
func wrapDo() error { // error (*doError, nil)
return do() // nil of type *doError
}
func main() {
err := wrapDo() // error (*doError, nil)
fmt.Println(err == nil) // false
}
这里最终的输出结果也是 false。 为什么呢? 尽管 wrapDo 函数返回的是 error 类型, 但是 do 返回的却是 doError 类型,也就是变成了 (doError, nil), 自然也就和 nil 不相等了。因此,不要返回具体的错误类型。遵从这两条建议,才可以放心的使用 if x != nil
.
在Go中,nil
只是一个标识符,可用于表示某些类型的零值。它不是单一的价值。相反,它可以表示具有不同
存储器布局的许多值。
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