0. 背景
相信很多Golang開發者在使用map時，都曾遇到過這樣的報錯：
m := map[string]int{"a": 1}
p := &m["a"]
執行這段程式碼時，編譯器毫不留情地報錯了：cannot take the address of m["a"]。這是為什麼呢？明明map中的元素是存在的，為什麼不能直接取地址呢？別急，這篇文章將帶你深入探討其中的原因。
1. 概述
map是Golang中非常強大的數據結構，它提供了高效的鍵值對儲存與查詢功能。然而，與陣列或切片不同的是，map中的元素是不可定址的。這意味著你無法直接獲取map中元素的指標。那麼，究竟是什麼原因導致了這一特性？這是否與map的內部結構、記憶體管理、或是編譯器的設計有關呢？接下來我們將一一解答。
2. Go中定址和不可定址的概念
要理解為什麼map元素不可定址，咱們得先搞明白什麼是定址。在Go裡，定址就是獲取變數的記憶體地址，從而允許我們直接操作該變數。能取地址的變數通常都是“穩”的，也就是說它們在記憶體中的位置不會隨便變動，比如你宣告的變數、陣列元素等等。
但有些東西是不穩的，比如函式返回值、常量，還有咱們的主角——map元素。它們在記憶體中不保證有個固定的位置，所以Go壓根兒不讓你取它們的地址，省得後續出么蛾子。
3. map元素不可定址的技術原因
要理解為什麼map元素不可定址，我們需要深入探討map的底層實現。
記憶體分配與管理
map是一種基於雜湊表的數據結構。雜湊表的特點是動態擴容，當元素增加時，原有儲存 map 元素的記憶體空間不足以儲存新的元素，那麼map會在記憶體中重新分配儲存空間。
由於這些元素在擴容過程中會被複制到新的記憶體地址上，因此它們的記憶體地址並不穩定。
舉個例子
package main
import "fmt"
func main() {
myMap := make(map[int]string)
// 初始填充資料
myMap[1] = "A"
myMap[2] = "B"
myMap[3] = "C"
fmt.Println("初始狀態:", myMap)
// 假設這裏能拿到了地址
addr1 := &myMap[1]
// 新增更多資料，觸發擴容
myMap[4] = "D"
myMap[5] = "E"
myMap[6] = "F"
fmt.Println("擴容後狀態:", myMap)
// 由於擴容了，addr1不再儲存著"A"這個字元，設想下如果此時addr1變成儲存的是作業系統級別的資料，我們這樣有許可權操作地址，將會多麼可怕！
fmt.Println(*addr1)
*addr1 = "OS die!"
}
map元素的非確定性
map中的元素儲存位置並不是固定的，尤其是在擴容、刪除元素等操作之後，某個鍵對應的值在記憶體中的位置可能會發生變化。如果允許對這些元素取地址，那麼一旦元素位置改變，原先的指標就會失效，導致不可預測的行為。
編譯器限制
爲了避免上述問題，Go編譯器設計時直接限制了對map元素的取地址操作。這樣不僅簡化了編譯器的實現，也避免了可能出現的隱患。
4. 圖解說明
記憶體佈局圖
讓我們透過一個圖示來直觀理解map在記憶體中的佈局，以及為什麼它的元素不可定址：
1 Map 初始狀態：
B = 2表示初始時桶的數量為 4（2^B = 4）。bucketArray是一個包含 4 個bucket的陣列。每個bucket儲存了某些鍵值對。如圖所示，鍵值對
Key: 1, Value: A、Key: 2, Value: B和Key: 3, Value: C分別儲存在Bucket 0、Bucket 1和Bucket 2中。
2 Map 擴容後狀態：
當插入更多元素時，
map觸發擴容，B變為 3，此時桶的數量增加到 8（2^B = 8）。現有的鍵值對重新雜湊，並被分配到新的
bucket中。例如，Key: 1被重新分配到新的Bucket 0，地址從0x01變為0x11。新增的元素Key: 4, Value: D等分別分配到新的桶中。
在擴容過程中，map中的鍵值對會被重新分配到新的雜湊桶中，因此它們的記憶體地址會發生變化。
示例程式碼
m := map[string]int{"a": 1, "b": 2}
p := &m["a"] // 報錯：cannot take the address of m["a"]
在這個例子中，m["a"]是一個非確定性值，因此編譯器無法保證它在記憶體中的位置，所以不允許我們獲取它的地址。
5. 實踐中的影響
map元素不可定址這一特性，對實際程式設計有一定影響。特別是在處理複雜數據結構或併發操作時，開發者需要格外注意。例如，直接對map中的元素進行修改時，我們需要透過值複製、或者使用臨時變數來避免取地址的需求。
6. 解決方法與替代方案
使用臨時變數
一種常見的解決方法是使用臨時變數來儲存map元素的值，再對該臨時變數進行操作：
val := m["a"] p := &val
雖然這樣避免了直接取地址的問題，但要注意值的同步。
利用指標儲存值
另一種方法是在map中儲存指標而非直接值：
m := map[string]*int{"a": new(int)}
*m["a"] = 1
p := m["a"] // 這裏p就是一個指標，可以直接操作
7. 最佳實踐建議
在實際開發中，建議儘量避免對map元素的地址操作，除非有明確的需求，並且使用了合適的解決方法。此外，在需要高效儲存和訪問複雜數據結構時，可以考慮使用其他數據結構如struct或slice。
8. 結論
在 Go 語言中，map 中的元素是不可定址的，這主要是因為以下幾個原因：
記憶體佈局不穩定：
如上圖所示，
map會根據需要進行動態擴容和重新雜湊，元素可能會在記憶體中移動。因此，某個元素在一個時刻的記憶體地址在下一時刻可能會無效。
雜湊表的動態特性：
map是基於雜湊表實現的，當插入或刪除元素時，map可能會重新分配記憶體。元素在雜湊表中的位置依賴於雜湊值和bucket數量的變化，因此它們的地址在記憶體中不是恆定的。
編譯器限制：
Go 語言的編譯器透過設計禁止對
map中元素的地址進行操作，以避免由於動態記憶體佈局而導致的潛在錯誤。這也是爲了確保程式的安全性和可預測性。
