Go语言中两种指针变量交换写法为何运行结果不同

问题复现 #

两段交换逻辑的代码运行结果存在明显偏差，完整可运行代码如下：

func main() {
    var a int = 10
    var b int = 20
    swap(&a, &b)
    fmt.Println(a, b) // 实际输出 20 20

    var c int = 10
    var d int = 20
    swap2(&c, &d)
    fmt.Println(c, d) // 实际输出 20 10
}

// 分步赋值版本
func swap(x, y *int) {
    *x = *y
    *y = *x
}

// 多重赋值版本
func swap2(x, y *int) {
    *x, *y = *y, *x
}

差异核心原因 #

差异完全来自两种赋值逻辑的执行顺序规则不同：

分步赋值的执行逻辑 #

分步赋值是严格串行、按行顺序即时生效的：

• 执行*x = *y时，立刻将y指向的内存值（初始为20）写入x指向的内存，此时x指向的变量值已经从原10被覆盖为20，原10的值不再保留在x指向的地址中
• 后续执行*y = *x时，读取的*x已经是覆盖后的20，将这个值写入y指向的内存后，两个指针指向的地址最终存储的值都是20，因此输出20 20

多重赋值的执行逻辑 #

根据Go语言的语法规范，多重赋值的执行严格分为两个独立阶段，和分步赋值的即时生效逻辑完全不同：

1. 第一阶段：对赋值语句左右两侧的所有操作数统一完成求值——包括计算左侧指针的指向地址、计算右侧所有指针解引用的值，所有求值结果都会被临时暂存，这个阶段不会对任何变量的内存值做修改
2. 第二阶段：严格按照左侧操作数的排列顺序，将暂存的右侧值依次写入对应左侧操作数对应的内存地址

对应到swap2的执行流程：

• 第一阶段求值：拿到x的地址、y的地址；同时取出y的值20、x的值10，所有暂存信息为写入地址：[x的地址, y的地址]，待写入值：[20, 10]，全程不会改动x、y指向的原内存值
• 第二阶段赋值：按顺序把20写入x的地址，把10写入y的地址

最终c的值为20，d的值为10，完成正确交换，因此输出20 10

补充说明 #

这种分阶段执行的多重赋值规则，是Go语言不引入显式临时变量即可完成值交换的核心设计基础，和Python、Rust等支持多重赋值的语言遵循相同的语义逻辑。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者白觐瑄