Go与Python变量赋值差异：循环中指针陷阱解析

笔者日常主要使用Python进行开发，近期开始接触Go语言。在转换语言习惯的过程中，今天遇到了一个典型的赋值问题，特此记录并与大家分享。

package main

import "fmt"

type student struct {
  Name string
  Age int
}

func pase_student() {
  m := make(map[string]*student)
  stus := []student{
    {Name: "zhou", Age: 24},
    {Name: "li", Age: 23},
    {Name: "wang", Age: 22},
  }
  for _, stu := range stus {
    m[stu.Name] = &stu
  }
  fmt.Println(m["zhou"].Name)
}

func main() {
  pase_student()
}

以下代码逻辑非常基础，读者可以先自行思考一下执行结果会是什么。

time.sleep(60)  # 思考

实际运行结果是打印出 wang 和感叹号。这个结果可能出乎意料，毕竟这只是一个简单的遍历赋值操作，却出现了意想不到的行为，令人困惑。

为什么会输出 wang 呢？这背后的原因值得深入探讨。

在Go语言的for循环中，变量 stu 的内存地址在循环过程中保持不变。每次迭代只是将结构体的值拷贝到该固定地址上。因此，上述for循环的行为等价于以下代码：

var stu student 
for _, stu = range stus {
 m[stu.Name] = &stu
}

由此可见，&stu 始终指向同一个内存地址，变化的是该地址中存储的具体数值。循环结束后，该地址上存储的是最后一个 student 结构体的值，即 {Name: "wang", Age: 22}，因此最终获取到的结果是 wang。

我们可以通过打印 map m 的内容来验证这一推论：

map[zhou:0xc42000a260 li:0xc42000a260 wang:0xc42000a260]

输出结果显示，map中所有键对应的value都指向同一个内存地址，证实了上述关于指针复用的分析。

对于日常使用C或C++等强类型语言的开发人员来说，这种现象可能并不陌生，甚至会觉得理所当然。但对于习惯Python的开发者而言，这种机制确实需要适应。

从上述示例可以看出，在Go语言中，变量名本质上是存储地址的引用。这种绑定在编译时确定，运行时不可更改，开发者只能修改地址中存储的值。

相比之下，在Python中，变量名是对象的引用标签，在运行时可以动态绑定到任意对象上。示例如下：

In [4]: a = 123456

In [5]: id(a)
Out[5]: 4426596208

In [6]: a = 1234567

In [7]: id(a)
Out[7]: 4426592592

需要注意的是，由于Python对小整数实现了对象池优化，使用0到255之间的整数进行实验时，其内存地址id可能会相同，因此应避免使用此类数值作为测试用例。

这意味着，当遍历一个列表时，每次迭代获取的是不同的对象，变量指向的内存地址也会随之变化：

In [9]: for i in [2222, 2223, 2224]:
  ...:   print(id(i))
  ...:
4426596208
4426592336
4426596080

在上述Python代码中，解释器为列表中的每个元素创建了独立的 PyIntObject 对象，变量 i 仅作为指向这些不同对象的标签。而在Go语言中，可以理解为只有一个对象（内存地址），其内部值被修改了3次。

因此，Python中常说的“赋值即建立对象引用”这一说法是准确的，它强调了变量与对象之间的动态绑定关系。