徹底理解golang中什么是nil

nil是什么

相信寫(xiě)過(guò)Golang的程序員對(duì)下面一段代碼是非常非常熟悉的了：

if err != nil {
    // do something....
}

當(dāng)出現(xiàn)不等于nil的時(shí)候，說(shuō)明出現(xiàn)某些錯(cuò)誤了，需要我們對(duì)這個(gè)錯(cuò)誤進(jìn)行一些處理，而如果等于nil說(shuō)明運(yùn)行正常。那什么是nil呢？查一下詞典可以知道，nil的意思是無(wú)，或者是零值。零值，zero value，是不是有點(diǎn)熟悉？在Go語(yǔ)言中，如果你聲明了一個(gè)變量但是沒(méi)有對(duì)它進(jìn)行賦值操作，那么這個(gè)變量就會(huì)有一個(gè)類型的默認(rèn)零值。

這是每種類型對(duì)應(yīng)的零值：

bool      -> false                              
numbers   -> 0                                
string    -> ""      
pointers -> nil
slices -> nil
maps -> nil
channels -> nil
functions -> nil
interfaces -> nil

所以，我們經(jīng)常將 nil 賦值給 error 類型，并且以此來(lái)判斷是否有錯(cuò)誤，那是因?yàn)?error 是個(gè)接口，而接口的零值就是 nil

type error interface {
 Error() string
}

舉個(gè)例子，當(dāng)你定義了一個(gè)struct：

type Person struct {
  AgeYears int
  Name string
  Friends []Person
}
var p Person // Person{0, "", nil}

變量p只聲明但沒(méi)有賦值，所以p的所有字段都有對(duì)應(yīng)的零值。那么，這個(gè)nil到底是什么呢？Go的文檔中說(shuō)到，nil是預(yù)定義的標(biāo)識(shí)符，代表指針、通道、函數(shù)、接口、映射或切片的零值，也就是預(yù)定義好的一個(gè)變量：

type Type int
var nil Type

是不是有點(diǎn)驚訝？nil并不是Go的關(guān)鍵字之一，你甚至可以自己去改變nil的值：

var nil = errors.New("hi")

這樣是完全可以編譯得過(guò)的，但是最好不要這樣子去做。

nil有什么用

在了解了什么是nil之后，再來(lái)說(shuō)說(shuō)nil有什么用。

pointers

var p *int
p == nil    // true
*p          // panic: invalid memory address or nil pointer dereference

指針表示指向內(nèi)存的地址，如果對(duì)為nil的指針進(jìn)行解引用的話就會(huì)導(dǎo)致panic。那么為nil的指針有什么用呢？先來(lái)看一個(gè)計(jì)算二叉樹(shù)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
}

上面的代碼有兩個(gè)問(wèn)題，一個(gè)是代碼重復(fù)：

if v != nil {
  v.m()
}

另一個(gè)是當(dāng)t是nil的時(shí)候會(huì)panic：

var t *tree
sum := t.Sum()   // panic: invalid memory address or nil pointer dereference

怎么解決上面的問(wèn)題？我們先來(lái)看看一個(gè)指針接收器的例子：

type person struct {}
func sayHi(p *person) { fmt.Println("hi") }
func (p *person) sayHi() { fmt.Println("hi") }
var p *person
p.sayHi() // hi

對(duì)于指針對(duì)象的方法來(lái)說(shuō)，就算指針的值為nil也是可以調(diào)用的，基于此，我們可以對(duì)剛剛計(jì)算二叉樹(shù)和的例子進(jìn)行一下改造：

func(t *tree) Sum() int {  
  if t == nil {      
    return 0
  }  
  return t.v + t.l.Sum() + t.r.Sum()
}

跟剛才的代碼一對(duì)比是不是簡(jiǎn)潔了很多？對(duì)于nil指針，只需要在方法前面判斷一下就ok了，無(wú)需重復(fù)判斷。換成打印二叉樹(shù)的值或者查找二叉樹(shù)的某個(gè)值都是一樣的：

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話，不要用NewX()去初始化值，而是使用它們的默認(rèn)值。

slices

// nil slices
var s []slice
len(s)  // 0
cap(s)  // 0
for range s  // iterates zero times
s[i]  // panic: index out of range

一個(gè)為nil的slice，除了不能索引外，其他的操作都是可以的，當(dāng)你需要填充值的時(shí)候可以使用append函數(shù)，slice會(huì)自動(dòng)進(jìn)行擴(kuò)充。那么為nil的slice的底層結(jié)構(gòu)是怎樣的呢？根據(jù)官方的文檔，slice有三個(gè)元素，分別是長(zhǎng)度、容量、指向數(shù)組的指針：

當(dāng)有元素的時(shí)候：

所以我們并不需要擔(dān)心slice的大小，使用append的話slice會(huì)自動(dòng)擴(kuò)容。（視頻中說(shuō)slice自動(dòng)擴(kuò)容速度很快，不必?fù)?dān)心性能問(wèn)題，這個(gè)值得商榷，在確定slice大小的情況只進(jìn)行一次內(nèi)存分配總是好的）

map

對(duì)于Go來(lái)說(shuō)，map，function，channel都是特殊的指針，指向各自特定的實(shí)現(xiàn)，這個(gè)我們暫時(shí)可以不用管。

// nil map
var m map[t]u
len(m)  // 0
for range m // iterates zero times
v, ok := m[i] // zero(u), false
m[i] = x // panic: assignment to entry in nil map

對(duì)于nil的map，我們可以簡(jiǎn)單把它看成是一個(gè)只讀的map，不能進(jìn)行寫(xiě)操作，否則就會(huì)panic。那么nil的map有什么用呢？看一下這個(gè)例子：

func NewGet(url string, headers map[string]string) (*http.Request, error) {
  req, err := 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
}

對(duì)于NewGet來(lái)說(shuō)，我們需要傳入一個(gè)類型為map的參數(shù)，并且這個(gè)函數(shù)只是對(duì)這個(gè)參數(shù)進(jìn)行讀取，我們可以傳入一個(gè)非空的值：

NewGet("http://google.com", map[string]string{  
"USER_AGENT": "golang/gopher",
},)

或者這樣傳：

NewGet("http://google.com", map[string]string{})

但是前面也說(shuō)了，map的零值是nil，所以當(dāng)header為空的時(shí)候，我們也可以直接傳入一個(gè)nil：

NewGet("http://google.com", nil)

是不是簡(jiǎn)潔很多？所以，把nil map作為一個(gè)只讀的空的map進(jìn)行讀取吧。

channel

// nil channels
var c chan t
- c      // blocks forever
c - x    // blocks forever
close(c)  // panic: close of nil channel

關(guān)閉一個(gè)nil的channel會(huì)導(dǎo)致程序panic（如何關(guān)閉channel可以看這篇文章：如何優(yōu)雅地關(guān)閉Go channel）舉個(gè)例子，假如現(xiàn)在有兩個(gè)channel負(fù)責(zé)輸入，一個(gè)channel負(fù)責(zé)匯總，簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)代碼：

func merge(out chan- int, a, b -chan int) {  
  for {    
    select {      
      case v := -a:
        out - v      
      case v := - b:
        out - v
    }
  }
}

如果在外部調(diào)用中關(guān)閉了a或者b，那么就會(huì)不斷地從a或者b中讀出0，這和我們想要的不一樣，我們想關(guān)閉a和b后就停止匯總了，修改一下代碼：

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 {
            b = nil
            fmt.Println("b is nil")            
            continue
          }
          out - v
    }
  }
  fmt.Println("close out")  
  close(out)
}

在知道channel關(guān)閉后，將channel的值設(shè)為nil，這樣子就相當(dāng)于將這個(gè)select case子句停用了，因?yàn)閚il的channel是永遠(yuǎn)阻塞的。

interface

interface并不是一個(gè)指針，它的底層實(shí)現(xiàn)由兩部分組成，一個(gè)是類型，一個(gè)值，也就是類似于：(Type, Value)。只有當(dāng)類型和值都是nil的時(shí)候，才等于nil?？纯聪旅娴拇a：

func do() error {   // error(*doError, nil)
  var err *doError  
  return err  // nil of type *doError
}
func main() {
  err := do()
  fmt.Println(err == nil)
}

輸出結(jié)果是false。do函數(shù)聲明了一個(gè)*doErro的變量err，然后返回，返回值是error接口，但是這個(gè)時(shí)候的Type已經(jīng)變成了：（*doError，nil），所以和nil肯定是不會(huì)相等的。所以我們?cè)趯?xiě)函數(shù)的時(shí)候，不要聲明具體的error變量，而是應(yīng)該直接返回nil：

func do() error {  
  return nil
}

再來(lái)看看這個(gè)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
}

這里最終的輸出結(jié)果也是false。為什么呢？盡管wrapDo函數(shù)返回的是error類型，但是do返回的卻是*doError類型，也就是變成了（*doError，nil），自然也就和nil不相等了。因此，不要返回具體的錯(cuò)誤類型。遵從這兩條建議，才可以放心地使用if x != nil。

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方，望不吝賜教。