深入理解 go reflect - 要不要传指针
在我们看一些使用反射的代码的时候，会发现，reflect.ValueOf 或 reflect.TypeOf 的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
- 结构体类型：是否要调用指针接收值方法，要调用就要用指针
- 对于
chan、map、slice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TypeOf和ValueOf的时候都会转换为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()是false，v.Elem().CanSet()是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包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 chan、map、slice。
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。
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。
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
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 M1 和 M2。
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。
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 chan、map、slice 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
在 go 中，chan、map、slice 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 chan、map、slice 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 map 和 slice 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 map 和 slice 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 map 和 slice 指向的内存不一样了。
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 slice 的 array 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 slice 或 map 的拷贝的反射对象来修改 slice 或 map 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 s1 的 len 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。
跟 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
chan 跟 slice、map 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 &ch 给 reflect.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到 p 的 Name 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。
interface 底层类型是指针
传递底层数据是指针类型的 interface 给 reflect.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, "" , v2.Elem().String())
assert.Equal(t, "" , 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。
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eface。v2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())
}
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 s1 和 s2 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：
所以，我们可以看到，s1 和 s2 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：
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
chan、map和slice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
map和slice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map和slice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。