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从 Rob Pike 的提案到社区共识:Go 或将通过 new(v) 彻底解决指针初始化难题

本文永久链接 – https://tonybai.com/2025/08/17/create-pointer-to-simple-types

大家好,我是Tony Bai。

在 Go 中创建一个指向基本类型(如 int 或 string)的指针,为何比创建一个指向结构体的指针更繁琐?这个长期存在的“人体工程学”问题,由 Go 语言的共同创造者之一 Rob Pike 在提案 #45624 中再次带入公众视野,并由此引发了一场长达数年、充满深度思辨的社区大讨论。最终,在权衡了多种方案的利弊后,社区逐渐形成共识,Go 提案委员会倾向于接受 new(v) 语法。本文将和大家一起回顾这场关于指针初始化的“十年之辩”,深入探讨各种方案的优劣,并解读为何 new(v) 可能成为最终赢家。

背景:一个困扰开发者多年的“小”问题

在 Go 中,我们可以用 p := &S{a: 3} 这样简洁的语法,一步到位地创建一个指向已初始化结构体的指针。但如果我们想创建一个指向 int 值 3 的指针,就必须写成:

a := 3
p := &a

这种不对称性在处理大量使用指针来表示“可选”字段的场景时(例如,与 JSON、Protobuf 或 AWS SDK 交互),会变得异常繁琐。开发者往往不得不在项目中定义或引入大量的辅助函数,如:

func StringPtr(s string) *string {
    return &s
}
// 还有 Int64Ptr, BoolPtr, Float64Ptr...

正如 @adonovan 在提案讨论中通过代码分析所展示的,这种模式在 Go 开源生态中极为普遍,存在数千个这样的辅助函数和数十万次的调用。这清晰地表明,语言层面提供一个更简洁的解决方案是众望所归。

方案之争:一场关于语法、语义与哲学的辩论

Rob Pike 的提案及其漫长的讨论过程,涌现了多种解决方案,每种方案都代表了一种不同的语言设计哲学。

方案一:扩展 & 操作符

这是最直观的想法,主要有两种变体:

  1. &T(v) (让类型转换变得可寻址): p := &int(3)。这是 Rob Pike 最初提出的方案之一。它利用了“类型转换必然会创建新值”这一语义,逻辑自洽。
  2. &v (让非地址表达式变得可寻址): p := &3 或 p := &time.Now()。这个方案更通用,但也最危险。正如 rsc 和其他核心成员指出的,这会产生严重的歧义。例如,&m[k] 在 m 是 slice 时是取地址,但在 m 是 map 时却变成了“拷贝值并取地址”,这会引入大量难以察觉的 bug。

由于存在严重的“最小惊动原则”问题,扩展 & 的方案最终未被采纳。

方案二:引入新的泛型内建函数

随着 Go 1.18 泛型的引入,一个显而易见的解决方案是提供一个泛型辅助函数。

// 可以是内置的,也可以是开发者自己写的
func ptr[T any](v T) *T {
    return &v
}

// 使用方式:
p := ptr(3)
p2 := ptr(time.Now())

这个方案得到了许多开发者的支持,因为它无需对语言规范做任何大的改动。然而,它的缺点也很明显:

  • 命名之争:应该叫 ptr, ref, addr, newOf 还是 varOf?每种名称都有其支持者和反对者。例如,ptr 和 ref 可能会让人误以为是取现有变量的引用,而不是创建一个新的拷贝。
  • 标准库位置:这样一个基础的函数应该放在哪里?builtin?还是一个新的标准库包?这本身就是一个难题。

方案三:扩展 new 内建函数 (最可能的胜出者)

这是提案的核心,也是最终获得Go提案委员会青睐的方向。它同样有几种变体:

  1. new(T, v):new 接受一个可选的第二个参数用于初始化。例如 p := new(int, 3)。这非常明确,但缺点是类型 T 往往是冗余的,显得很“啰嗦”,例如 new(time.Duration, time.Second)。
  2. new(v):new 可以直接接受一个值,并根据值的类型推断出要分配的指针类型。例如 p := new(3) 会创建一个 *int。这是最简洁的方案。

new(v) 的核心争议与共识

new(v) 的主要争议在于语法歧义。当看到 new(pkg.X) 时,读者无法仅从语法上判断 pkg.X 是一个类型(new(T))还是一个常量值(new(v))。

然而,经过深入讨论,提案委员会认为:
* 这种歧义在实践中问题不大,因为绝大多数情况下,上下文足以让开发者区分类型和值。
* 相比于 &v 带来的严重语义混乱,new(v) 的语法歧义是次要的、可接受的。
* new 这个词本身就清晰地传达了“创建新事物”的意图,避免了 & 操作符的“拷贝还是引用”的混淆。
* 考虑到 new(T) 的使用频率远低于 &T{},将其“回收”并赋予更强大的功能,是对语言的一次有益的“清理”。

最终,提案委员会倾向于接受 new(expr) 的形式。

new(expr) 将如何工作

根据讨论的共识,未来的 new(expr) 将遵循以下规则:

  • 基本用法: p := new(3) 将创建一个 *int,其值为 3。s := new(“hello”) 将创建一个 *string,其值为 “hello”。
  • 类型推断: 对于无类型常量,将使用 Go 的默认类型规则(例如,整数默认为 int,浮点数默认为 float64)。
  • 显式类型: 如果需要指定不同于默认的类型,需要使用类型转换:p64 := new(int64(3))来创建一个int64类型变量p64,而不是默认的int指针类型变量。
  • 无上下文类型推断: new(v) 不会根据赋值的上下文来推断类型。例如,var p *int64 = new(3) 将会编译失败,因为 new(3) 的类型是 *int,不能赋值给 *int64。

结论:小改动,大便利

从 Rob Pike 最初的提案,到社区长达数年的激烈辩论,new(v) 的最终可能胜出是 Go 语言演进过程的一个缩影。它通过一个微小但精心设计的语法扩展,解决了困扰社区多年的一个普遍痛点。

这个决策过程本身,也充分体现了 Go 团队的设计哲学:

  1. 优先考虑语言的一致性和无歧义性,因此拒绝了看似更简洁但充满陷阱的 &expr 方案。
  2. 在不破坏兼容性的前提下,勇于重塑旧有特性,将使用率不高的 new 重新利用,赋予其更强大的生命力。
  3. 充分倾听并分析社区的真实数据,@adonovan 的大规模代码分析为该功能的需求提供了强有力的数据支撑。

虽然我们仍需等待该提案在未来某个 Go 版本中正式落地,但可以预见,当它到来时,我们代码库中那些重复的 Ptr 辅助函数将成为历史。这正是 Go 语言持续进化、不断提升开发者幸福感的魅力所在。


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内核之外的冰山:为什么说从零写一个操作系统已几乎不可能?

本文永久链接 – https://tonybai.com/2025/08/16/brand-new-os-impossible

大家好,我是Tony Bai。

对于许多心怀浪漫主义的开发者来说,“从零开始编写一个属于自己的操作系统”,或许是技术生涯中最终极、最性感的梦想。这几乎是现代编程世界的“创世纪”,是掌控计算机每一个比特的至高权力。

然而,最近一位名为 Wildan M 的工程师,在他的一篇博文中,用一次亲身参与 Redox OS 项目的经历,给我们所有人泼了一盆冷水。他的结论简单而又颠覆:

现在,从零开始编写一个全新的、能被广泛采用的操作系统,已几乎是一项不可能完成的任务。

而其真正的难点,并非我们想象中那个神秘而复杂的内核,而在于内核之外,那座看不见的、庞大到令人绝望的“冰山”。

冰山一角:内核,那个“最简单”的部分

故事的主角是 Redox OS,一个雄心勃勃的项目。它旨在用内存安全的 Rust 语言,构建一个现代的、基于微内核架构的、可以替代 Linux 和 BSD 的完整操作系统。

当我们谈论“写一个 OS”时,我们通常指的是编写内核。那么 Redox OS 的内核有多复杂呢?文章给出了惊人的数据:
* 代码量: 约 3 万行 (30k LoC)。
* 启动速度: 大多数情况下,不到 1 秒。

在短短十年间,Redox 团队已经完成了动态链接、Unix 套接字等核心功能。这无疑是令人敬佩的工程壮举。但 Wildan 指出,这仅仅是浮出水面的冰山一角。一个能启动的内核,距离一个“能用”的操作系统,还有着遥远的距离。

冰山之下:生态移植的“五层地狱”

当作者兴致勃勃地想为 Redox OS 贡献力量,尝试将一些现代程序(如 Go, Node.js, Rust 编译器)移植上去时,他才真正撞上了那座隐藏在水面之下的巨大冰山。

一个现代操作系统之所以“能用”,是因为它能运行我们日常使用的所有软件。而将这些软件“搬”到一个全新的操作系统上,需要闯过一重又一重难关。

第一层:系统调用 (Syscall) 的鸿沟

这是最底层的障碍。每个操作系统都有自己的一套与硬件和内核交互的“语言”,即系统调用。Redox OS 的 syscall 与我们熟知的 Linux 完全不同。这意味着,任何需要与内核打交道的程序(几乎是所有程序),都必须重写这部分逻辑,告诉它如何在新世界里“说话”。

第二层:libc 的重担

为了不让每个程序都去痛苦地学习 syscall 这门“方言”,操作系统通常会提供一个标准的“翻译官”——C 标准库 (libc)。它将复杂的 syscall 封装成开发者熟悉的函数(如 printf, open, read)。因此,一个新 OS 的核心任务之一,就是自己实现一个兼容的 libc。Redox 为此用 Rust 实现了一个名为 relibc 的项目,其工程量之浩大可想而知。

第三层:POSIX 的“几乎兼容”陷阱

即便新 OS 像 Redox 一样,努力兼容 POSIX 这个通用标准,噩梦也远未结束。因为无数现有的软件,早已深度依赖于 Linux 特有的、非 POSIX 的功能,比如解析 /proc 文件系统、操作 cgroups 等。结果就是,即使有了 relibc,你依然需要为这些软件挨个打上无数的“补丁”。文章提到,仅 Redox OS 的官方“软件食谱 (Cookbook)”中,就包含了约 70 个这样的补丁。

第四层:编译器的“先有鸡还是先有蛋”

你想在新 OS 上原生编译软件吗?那你首先需要一个能在这个 OS 上运行的编译器,比如 GCC、Rustc 或 Go 编译器。但问题是,移植编译器本身,就是所有软件移植任务中最复杂、最艰巨的一种。它需要处理极其底层的二进制格式、链接方式和系统调用。这形成了一个经典的“鸡生蛋还是蛋生鸡”的困局。

第五层:语言生态的“次元壁”

如果说移植 C 语言程序还只是“困难模式”,那么移植那些拥有自己庞大生态的现代语言程序(如 Rust, Go, Node.js),则是“地狱模式”。这些语言的包管理器(如 Cargo, Go Modules)会从中央仓库下载海量依赖,你很难像修改 C 代码一样,通过一个简单的 .patch 文件来修复所有问题。唯一的办法,往往是去 fork 无数个核心依赖库,然后逐一修改,这几乎是一项不可能完成的任务。

小结:生态,才是那座无法逾越的山

当 Wildan 经历过这一切后,他得出了文章开头的那个结论。

一个操作系统的成功,或许 20% 在于内核的精巧,而 80% 在于其上能否运行用户想要的所有软件。 后者,那个由编译器、标准库、第三方包、应用软件共同构成的庞大生态,才是真正的、几乎无法被复制的“护城河”。

这就像建造一座城市。你可以设计出最宏伟、最先进的市政厅(内核),但如果没有配套的道路、水电、学校、医院、商店(软件生态),这座城市就永远只是一座无法住人的“鬼城”。

这篇文章并非是要劝退所有对底层技术抱有热情的开发者。正如作者所说,如果你想学习,从零开始或加入 Redox 这样的项目,会是一段极其宝贵的经历。但如果你想构建一个被广泛采用的新 OS,你面对的将不仅仅是技术挑战,更是一个需要说服全球成千上万开发者为你“投票”的社会学难题。

这或许就是对那些仍在坚持构建新 OS 的探索者们,我们应该报以最高敬意的原因。因为他们挑战的,不仅仅是代码,更是一整个时代建立起来的软件文明。

资料链接:https://blog.wellosoft.net/writing-a-brand-new-os-is-almost-impossible-by-now


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