# 第 09 课：指针

## 学习目标

学会区分变量的值、变量的地址和指针变量，理解怎样通过函数修改调用方的数据，以及测试参数 `t *testing.T` 中星号的含义。

按 [main.go](./main.go) 的 1～7 节逐段手敲。本课只使用普通指针和结构体，不涉及二级指针、unsafe 或复杂内存管理。共享根目录的 `go.mod`，无需第三方依赖。

## 1. 三个写法，分别看待

```go
number := 10
var pointer *int = &number
fmt.Println(*pointer)
```

| 写法 | 含义 |
| --- | --- |
| `number` | 一个整数变量，当前值为 10 |
| `&number` | 取得 number 的地址 |
| `*int` | 类型：指向 int 的指针 |
| `pointer` | 保存地址的指针变量 |
| `*pointer` | 表达式：访问 pointer 指向的变量，称为解引用 |

星号的位置不同，含义不同：声明中的 `*int` 是类型，表达式中的 `*pointer` 是访问目标。`*pointer = 20` 修改目标整数；`pointer = &other` 则让指针改为指向另一个整数。

可以用 `fmt.Printf("地址：%p\n", pointer)` 观察地址。具体地址不固定，不要背诵某次输出，也不要依赖两次运行地址相同。示例用地址比较保证默认输出稳定。

## 2. 函数参数仍然按值传递

普通参数：

```go
func changeValue(value int) {
    value = 100
}
```

调用 `changeValue(number)` 只修改整数副本，不影响 number。

指针参数：

```go
func changeByPointer(value *int) bool {
    if value == nil {
        return false
    }
    *value = 100
    return true
}
```

调用 `changeByPointer(&number)` 时，把地址值复制给参数 value。value 和调用方都能找到同一个整数，因此通过 `*value` 可以修改 number。

**Go 仍然是按值传递，不是出现指针后就变成另一种参数传递规则。** 复制的是地址值，而不是目标整数。

另外，在函数内写 `value = &local` 只改变参数指针的副本，不会改变调用方指针本身。示例中的 redirect 专门演示这个区别。本课不需要掌握怎样修改调用方指针的指向。

## 3. nil 指针

```go
var empty *int
```

指针零值是 nil，表示没有指向有效变量。可以判断 `empty == nil`，但不能执行 `*empty`，否则会发生运行时 panic。

指针参数是否允许 nil，取决于函数约定。本课函数主动检查，遇到 nil 返回 false；不能因此假设所有库函数都接受 nil。

`var empty *int` 不会自动创建一个目标整数。与之不同：

```go
created := new(int)
```

会创建一个零值 int 并返回它的指针，`created != nil`，`*created == 0`。通常 `number := 0; pointer := &number` 也能满足类似需求，不必强制使用 new。

## 4. 结构体指针

```go
func birthday(student *Student) bool {
    if student == nil {
        return false
    }
    student.Age++
    return true
}
```

调用 `birthday(&student)`，修改的是原学生的年龄。

Go 允许直接写 `student.Age`，这里等价于 `(*student).Age`。Go 没有 C 中的 `->` 运算符；nil 结构体指针也不能直接访问字段。

## 5. 再看测试参数

```go
func TestAdd(t *testing.T) {
    // t.Fatalf(...) 等操作由 testing 包提供。
}
```

现在可以拆开理解：

- t：参数变量名。
- testing.T：testing 包中提供的测试管理类型。
- `*testing.T`：指向这个类型的指针。
- 测试框架调用函数时传入 t，用户不需要自己创建或调用 TestAdd。

`t.Fatalf` 不是结构体里的普通数据字段，而是 testing.T 提供的方法，下一课学习“方法”时再深入理解。本课不需要手动创建 testing.T。

## 6. 与 C 相比

- 都用 `&` 取地址，用 `*` 声明指针类型或解引用。
- Go 的指针不支持普通 C 风格的 `p++`、`p + 1` 指针算术。
- 普通 Go 代码不需要手动 malloc / free，内存由运行时垃圾回收管理；文件等系统资源仍需要适当关闭。
- 可以返回局部变量的地址，Go 会保证仍被使用的数据保持有效；不要直接套用 C 的栈上悬空指针规则。具体分配在栈还是堆由编译器分析，不由 `&` 或 new 单独决定。
- 指针能修改共享变量，但不自动提供并发安全，后续并发课程再讨论同步。

## 编译并运行

在**仓库根目录**执行：

```powershell
New-Item -ItemType Directory -Force bin/09_pointers | Out-Null
go build -o ./bin/09_pointers/pointers.exe ./lessons/09_pointers
.\bin\09_pointers\pointers.exe
```

修改源码后需要重新编译。快速编译并运行：

```powershell
go run ./lessons/09_pointers
```

或者从根目录进入本课：

```powershell
Set-Location lessons/09_pointers
go run .
```

## 预期输出

```text
=== 取地址与解引用 ===
number 的值：10
指针类型：*int，是否指向 number：true
通过 *pointer 读取：10
通过指针修改后，number：20

=== 函数修改原变量 ===
普通参数调用后：20
指针参数调用后：100，成功：true

=== 指针复制与重新指向 ===
通过 alias 修改后，number：30
函数内重新指向后，原指针仍指向 number：true

=== nil 指针 ===
空指针为 nil：true
传入 nil，修改成功：false

=== 结构体指针 ===
小朱 过生日后，年龄：21

=== new 创建指针 ===
指针为 nil：false，初始值：0
修改后的值：42
```

## 动手练习

- [ ] 用 `%p` 打印 `&number` 和 pointer，确认它们相等。
- [ ] 创建另一个整数 other，让 pointer 指向它，观察 `*pointer = 50` 修改了谁。
- [ ] 给 birthday 传入 nil，检查返回结果。
- [ ] 新写 `reset(value *int) bool`，检查 nil 后把目标整数设为 0。
- [ ] 对比 `var p *int` 与 `p := new(int)` 的 nil 状态和是否能解引用。
- [ ] 回看第七课的 `t *testing.T`，区分参数名、包名和类型。

如果试验 nil 解引用，一次只保留这一处故意错误，观察 panic 后恢复注释。若另行手敲，放到本课的 `practice/` 子目录，用 `go run ./lessons/09_pointers/practice` 运行，不要在同一个包中重复定义 Student 或 main。

下一课学习方法：理解接收者、值接收者与指针接收者，让结构体拥有自己的操作。

[上一课：结构体](../08_structs/README.md) · [学习总览](../../README.md)