声明:本文章仅仅是将 go 语言之旅网站上的讲解和代码做了整理,go 语言之旅网站链接:https://tour.go-zh.org/welcome/1
九、指针
Go 拥有指针。指针保存了值的内存地址。
类型 *T
是指向 T
类型值的指针。其零值为 nil
。
var p *int
&
操作符会生成一个指向其操作数的指针。
i := 42
p = &i
*
操作符表示指针指向的底层值。
fmt.Println(*p) // 通过指针 p 读取 i
*p = 21 // 通过指针 p 设置 i
这也就是通常所说的“间接引用”或“重定向”。
与 C 不同,Go 没有指针运算。
package main
import "fmt"
func main() {
i, j := 42, 2701
p := &i // 指向 i
fmt.Println(*p) // 通过指针读取 i 的值
*p = 21 // 通过指针设置 i 的值
fmt.Println(i) // 查看 i 的值
p = &j // 指向 j
*p = *p / 37 // 通过指针对 j 进行除法运算
fmt.Println(j) // 查看 j 的值
}
十、结构体
概述
一个结构体(struct
)就是一组字段(field)。
package main
import "fmt"
type Vertex struct {
X int
Y int
}
func main() {
fmt.Println(Vertex{1, 2})//{1 2}
}
结构体字段
结构体字段使用点号来访问。
package main
import "fmt"
type Vertex struct {
X int
Y int
}
func main() {
v := Vertex{1, 2}
v.X = 4
fmt.Println(v.X)//4
fmt.Println(v)//{4 2}
}
结构体指针
结构体字段可以通过结构体指针来访问。
如果我们有一个指向结构体的指针 p
,那么可以通过 (*p).X
来访问其字段 X
。不过这么写太啰嗦了,所以语言也允许我们使用隐式间接引用,直接写 p.X
就可以。
package main
import "fmt"
type Vertex struct {
X int
Y int
}
func main() {
v := Vertex{1, 2}
p := &v
p.X = 1e9
fmt.Println(v)//{1000000000 2}
}
结构体文法
结构体文法通过直接列出字段的值来新分配一个结构体。
使用 Name:
语法可以仅列出部分字段。(字段名的顺序无关。)
特殊的前缀 &
返回一个指向结构体的指针。
package main
import "fmt"
type Vertex struct {
X, Y int
}
var (
v1 = Vertex{1, 2} // 创建一个 Vertex 类型的结构体
v2 = Vertex{X: 1} // Y:0 被隐式地赋予
v3 = Vertex{} // X:0 Y:0
p = &Vertex{1, 2} // 创建一个 *Vertex 类型的结构体(指针)
)
func main() {
fmt.Println(v1, p, v2, v3)//{1 2} &{1 2} {1 0} {0 0}
}
十一、数组
类型 [n]T
表示拥有 n
个 T
类型的值的数组。
表达式
var a [10]int
会将变量 a
声明为拥有 10 个整数的数组。
数组的长度是其类型的一部分,因此数组不能改变大小。这看起来是个限制,不过没关系,Go 提供了更加便利的方式来使用数组。
package main
import "fmt"
func main() {
var a [2]string
a[0] = "Hello"
a[1] = "World"
fmt.Println(a[0], a[1])//Hello World
fmt.Println(a)//[Hello World]
primes := [6]int{2, 3, 5, 7, 11, 13}
fmt.Println(primes)//[2 3 5 7 11 13]
}
十二、切片
概述
每个数组的大小都是固定的。而切片则为数组元素提供动态大小的、灵活的视角。在实践中,切片比数组更常用。
类型 []T
表示一个元素类型为 T
的切片。
切片通过两个下标来界定,即一个上界和一个下界,二者以冒号分隔:
a[low : high]
它会选择一个半开区间,包括第一个元素,但排除最后一个元素。
以下表达式创建了一个切片,它包含 a
中下标从 1 到 3 的元素:
a[1:4]
package main
import "fmt"
func main() {
primes := [6]int{2, 3, 5, 7, 11, 13}
var s []int = primes[1:4]
fmt.Println(s)//[3 5 7]
}
切片就像数组的引用
切片并不存储任何数据,它只是描述了底层数组中的一段。
更改切片的元素会修改其底层数组中对应的元素。
与它共享底层数组的切片都会观测到这些修改。
package main
import "fmt"
func main() {
names := [4]string{
"John",
"Paul",
"George",
"Ringo",
}
fmt.Println(names)//[John Paul George Ringo]
a := names[0:2]
b := names[1:3]
fmt.Println(a, b)//[John Paul] [Paul George]
b[0] = "XXX"
fmt.Println(a, b)//[John XXX] [XXX George]
fmt.Println(names)//[John XXX George Ringo]
}
切片文法
切片文法类似于没有长度的数组文法。
这是一个数组文法:
[3]bool{true, true, false}
下面这样则会创建一个和上面相同的数组,然后构建一个引用了它的切片:
[]bool{true, true, false}
package main
import "fmt"
func main() {
q := []int{2, 3, 5, 7, 11, 13}
fmt.Println(q)//[2 3 5 7 11 13]
r := []bool{true, false, true, true, false, true}
fmt.Println(r)//[true false true true false true]
s := []struct {
i int
b bool
}{
{2, true},
{3, false},
{5, true},
{7, true},
{11, false},
{13, true},
}
fmt.Println(s)//[{2 true} {3 false} {5 true} {7 true} {11 false} {13 true}]
}
切片的默认行为
在进行切片时,你可以利用它的默认行为来忽略上下界。
切片下界的默认值为 0
,上界则是该切片的长度。
对于数组
var a [10]int
来说,以下切片是等价的:
a[0:10]
a[:10]
a[0:]
a[:]
package main
import "fmt"
func main() {
s := []int{2, 3, 5, 7, 11, 13}
s = s[1:4]
fmt.Println(s)//[3 5 7]
s = s[:2]
fmt.Println(s)//[3 5]
s = s[1:]
fmt.Println(s)//[5]
}
切片的长度与容量
切片拥有 长度 和 容量。
切片的长度就是它所包含的元素个数。
切片的容量是从它的第一个元素开始数,到其底层数组元素末尾的个数。
切片 s
的长度和容量可通过表达式 len(s)
和 cap(s)
来获取。
你可以通过重新切片来扩展一个切片,给它提供足够的容量。试着修改示例程序中的切片操作,向外扩展它的容量,看看会发生什么。
package main
import "fmt"
func main() {
s := []int{2, 3, 5, 7, 11, 13}
printSlice(s)//len=6 cap=6 [2 3 5 7 11 13]
// 截取切片使其长度为 0
s = s[:0]
printSlice(s)//len=0 cap=6 []
// 拓展其长度
s = s[:4]
printSlice(s)//len=4 cap=6 [2 3 5 7]
// 舍弃前两个值
s = s[2:]
printSlice(s)//len=2 cap=4 [5 7]
}
func printSlice(s []int) {
fmt.Printf("len=%d cap=%d %v\n", len(s), cap(s), s)
}
nil 切片
切片的零值是 nil
。
nil 切片的长度和容量为 0 且没有底层数组。
package main
import "fmt"
func main() {
var s []int
fmt.Println(s, len(s), cap(s))//[] 0 0
if s == nil {
fmt.Println("nil!")//nil!
}
}
用 make 创建切片
切片可以用内建函数 make
来创建,这也是你创建动态数组的方式。
make
函数会分配一个元素为零值的数组并返回一个引用了它的切片:
a := make([]int, 5) // len(a)=5
要指定它的容量,需向 make
传入第三个参数:
b := make([]int, 0, 5) // len(b)=0, cap(b)=5
b = b[:cap(b)] // len(b)=5, cap(b)=5
b = b[1:] // len(b)=4, cap(b)=4
package main
import "fmt"
func main() {
a := make([]int, 5)
printSlice("a", a)//a len=5 cap=5 [0 0 0 0 0]
b := make([]int, 0, 5)
printSlice("b", b)//b len=0 cap=5 []
c := b[:2]
printSlice("c", c)//c len=2 cap=5 [0 0]
d := c[2:5]
printSlice("d", d)//d len=3 cap=3 [0 0 0]
}
func printSlice(s string, x []int) {
fmt.Printf("%s len=%d cap=%d %v\n",
s, len(x), cap(x), x)
}
切片的切片
切片可包含任何类型,甚至包括其它的切片
package main
import (
"fmt"
"strings"
)
func main() {
// 创建一个井字板(经典游戏)
board := [][]string{
[]string{"_", "_", "_"},
[]string{"_", "_", "_"},
[]string{"_", "_", "_"},
}
// 两个玩家轮流打上 X 和 O
board[0][0] = "X"
board[2][2] = "O"
board[1][2] = "X"
board[1][0] = "O"
board[0][2] = "X"
for i := 0; i < len(board); i++ {
fmt.Printf("%s\n", strings.Join(board[i], " "))
}
}
//运行结果:
X _ X
O _ X
_ _ O
向切片追加元素
为切片追加新的元素是种常用的操作,为此 Go 提供了内建的 append
函数。内建函数的文档对此函数有详细的介绍。
func append(s []T, vs ...T) []T
append
的第一个参数 s
是一个元素类型为 T
的切片,其余类型为 T
的值将会追加到该切片的末尾。
append
的结果是一个包含原切片所有元素加上新添加元素的切片。
当 s
的底层数组太小,不足以容纳所有给定的值时,它就会分配一个更大的数组。返回的切片会指向这个新分配的数组。
(要了解关于切片的更多内容,请阅读文章 Go 切片:用法和本质。)
package main
import "fmt"
func main() {
var s []int
printSlice(s)//len=0 cap=0 []
// 添加一个空切片
s = append(s, 0)
printSlice(s)//len=1 cap=1 [0]
// 这个切片会按需增长
s = append(s, 1)
printSlice(s)//len=2 cap=2 [0 1]
// 可以一次性添加多个元素
s = append(s, 2, 3, 4)
printSlice(s)//len=5 cap=6 [0 1 2 3 4]
}
func printSlice(s []int) {
fmt.Printf("len=%d cap=%d %v\n", len(s), cap(s), s)
}
Range
for
循环的 range
形式可遍历切片或映射。
当使用 for
循环遍历切片时,每次迭代都会返回两个值。第一个值为当前元素的下标,第二个值为该下标所对应元素的一份副本。
package main
import "fmt"
var pow = []int{1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128}
func main() {
for i, v := range pow {
fmt.Printf("2**%d = %d\n", i, v)
}
}
//输出结果:
2**0 = 1
2**1 = 2
2**2 = 4
2**3 = 8
2**4 = 16
2**5 = 32
2**6 = 64
2**7 = 128
可以将下标或值赋予 _
来忽略它。
for i, _ := range pow
for _, value := range pow
若你只需要索引,忽略第二个变量即可。
for i := range pow
package main
import "fmt"
func main() {
pow := make([]int, 10)
for i := range pow {
pow[i] = 1 << uint(i) // == 2**i
}
for _, value := range pow {
fmt.Printf("%d\n", value)
}
}
//输出结果:
1
2
4
8
16
32
64
128
256
512
十三、映射
概述
映射将键映射到值。
映射的零值为 nil
。nil
映射既没有键,也不能添加键。
make
函数会返回给定类型的映射,并将其初始化备用。
package main
import "fmt"
type Vertex struct {
Lat, Long float64
}
var m map[string]Vertex
func main() {
m = make(map[string]Vertex)
m["Bell Labs"] = Vertex{
40.68433, -74.39967,
}
fmt.Println(m["Bell Labs"])//{40.68433 -74.39967}
}
映射的文法
映射的文法与结构体相似,不过必须有键名。
package main
import "fmt"
type Vertex struct {
Lat, Long float64
}
var m = map[string]Vertex{
"Bell Labs": Vertex{
40.68433, -74.39967,
},
"Google": Vertex{
37.42202, -122.08408,
},
}
func main() {
fmt.Println(m)//map[Bell Labs:{40.68433 -74.39967} Google:{37.42202 -122.08408}]
}
若顶级类型只是一个类型名,你可以在文法的元素中省略它。
package main
import "fmt"
type Vertex struct {
Lat, Long float64
}
var m = map[string]Vertex{
"Bell Labs": {40.68433, -74.39967},
"Google": {37.42202, -122.08408},
}
func main() {
fmt.Println(m)//map[Bell Labs:{40.68433 -74.39967} Google:{37.42202 -122.08408}]
}
修改映射
在映射 m
中插入或修改元素:
m[key] = elem
获取元素:
elem = m[key]
删除元素:
delete(m, key)
通过双赋值检测某个键是否存在:
elem, ok = m[key]
若 key
在 m
中,ok
为 true
;否则,ok
为 false
。
若 key
不在映射中,那么 elem
是该映射元素类型的零值。
同样的,当从映射中读取某个不存在的键时,结果是映射的元素类型的零值。
注 :若 elem
或 ok
还未声明,你可以使用短变量声明:
elem, ok := m[key]
package main
import "fmt"
func main() {
m := make(map[string]int)
m["Answer"] = 42
fmt.Println("The value:", m["Answer"])//The value: 42
m["Answer"] = 48
fmt.Println("The value:", m["Answer"])//The value: 48
delete(m, "Answer")
fmt.Println("The value:", m["Answer"])//The value: 0
v, ok := m["Answer"]
fmt.Println("The value:", v, "Present?", ok)//The value: 0 Present? false
}
十四、方法
概述
Go 没有类。不过你可以为结构体类型定义方法。
方法就是一类带特殊的 接收者 参数的函数。
方法接收者在它自己的参数列表内,位于 func
关键字和方法名之间。
在此例中,Abs
方法拥有一个名为 v
,类型为 Vertex
的接收者。
package main
import (
"fmt"
"math"
)
type Vertex struct {
X, Y float64
}
func (v Vertex) Abs() float64 {
return math.Sqrt(v.X*v.X + v.Y*v.Y)
}
func main() {
v := Vertex{3, 4}
fmt.Println(v.Abs())//5
}
方法即函数
记住:方法只是个带接收者参数的函数。
现在这个 Abs
的写法就是个正常的函数,功能并没有什么变化。
package main
import (
"fmt"
"math"
)
type Vertex struct {
X, Y float64
}
func Abs(v Vertex) float64 {
return math.Sqrt(v.X*v.X + v.Y*v.Y)
}
func main() {
v := Vertex{3, 4}
fmt.Println(Abs(v))//5
}
方法(续)
你也可以为非结构体类型声明方法。
在此例中,我们看到了一个带 Abs
方法的数值类型 MyFloat
。
你只能为在同一包内定义的类型的接收者声明方法,而不能为其它包内定义的类型(包括 int
之类的内建类型)的接收者声明方法。
(注:就是接收者的类型定义和方法声明必须在同一包内;不能为内建类型声明方法。)
package main
import (
"fmt"
"math"
)
type MyFloat float64
func (f MyFloat) Abs() float64 {
if f < 0 {
return float64(-f)
}
return float64(f)
}
func main() {
f := MyFloat(-math.Sqrt2)
fmt.Println(f.Abs())//1.4142135623730951
}
指针接收者
你可以为指针接收者声明方法。
这意味着对于某类型 T
,接收者的类型可以用 *T
的文法。(此外,T
不能是像 *int
这样的指针。)
例如,这里为 *Vertex
定义了 Scale
方法。
指针接收者的方法可以修改接收者指向的值(就像 Scale
在这做的)。由于方法经常需要修改它的接收者,指针接收者比值接收者更常用。
试着移除第 16 行 Scale
函数声明中的 *
,观察此程序的行为如何变化。
若使用值接收者,那么 Scale
方法会对原始 Vertex
值的副本进行操作。(对于函数的其它参数也是如此。)Scale
方法必须用指针接受者来更改 main
函数中声明的 Vertex
的值。
package main
import (
"fmt"
"math"
)
type Vertex struct {
X, Y float64
}
func (v Vertex) Abs() float64 {
return math.Sqrt(v.X*v.X + v.Y*v.Y)
}
func (v *Vertex) Scale(f float64) {
v.X = v.X * f
v.Y = v.Y * f
}
func main() {
v := Vertex{3, 4}
v.Scale(10)
fmt.Println(v.Abs())//50
}
指针与函数
现在我们要把 Abs
和 Scale
方法重写为函数。
同样,我们先试着移除掉第 16 的 *
。你能看出为什么程序的行为改变了吗?要怎样做才能让该示例顺利通过编译?
package main
import (
"fmt"
"math"
)
type Vertex struct {
X, Y float64
}
func Abs(v Vertex) float64 {
return math.Sqrt(v.X*v.X + v.Y*v.Y)
}
func Scale(v *Vertex, f float64) {
v.X = v.X * f
v.Y = v.Y * f
}
func main() {
v := Vertex{3, 4}
Scale(&v, 10)
fmt.Println(Abs(v))//50
}
方法与指针重定向
比较前两个程序,你大概会注意到带指针参数的函数必须接受一个指针:
var v Vertex
ScaleFunc(v, 5) // 编译错误!
ScaleFunc(&v, 5) // OK
而以指针为接收者的方法被调用时,接收者既能为值又能为指针:
var v Vertex
v.Scale(5) // OK
p := &v
p.Scale(10) // OK
对于语句 v.Scale(5)
,即便 v
是个值而非指针,带指针接收者的方法也能被直接调用。 也就是说,由于 Scale
方法有一个指针接收者,为方便起见,Go 会将语句 v.Scale(5)
解释为 (&v).Scale(5)
。
package main
import "fmt"
type Vertex struct {
X, Y float64
}
func (v *Vertex) Scale(f float64) {
v.X = v.X * f
v.Y = v.Y * f
}
func ScaleFunc(v *Vertex, f float64) {
v.X = v.X * f
v.Y = v.Y * f
}
func main() {
v := Vertex{3, 4}
v.Scale(2)
ScaleFunc(&v, 10)
p := &Vertex{4, 3}
p.Scale(3)
ScaleFunc(p, 8)
fmt.Println(v, p)
}
同样的事情也发生在相反的方向。
接受一个值作为参数的函数必须接受一个指定类型的值:
var v Vertex
fmt.Println(AbsFunc(v)) // OK
fmt.Println(AbsFunc(&v)) // 编译错误!
而以值为接收者的方法被调用时,接收者既能为值又能为指针:
var v Vertex
fmt.Println(v.Abs()) // OK
p := &v
fmt.Println(p.Abs()) // OK
这种情况下,方法调用 p.Abs()
会被解释为 (*p).Abs()
。
package main
import (
"fmt"
"math"
)
type Vertex struct {
X, Y float64
}
func (v Vertex) Abs() float64 {
return math.Sqrt(v.X*v.X + v.Y*v.Y)
}
func AbsFunc(v Vertex) float64 {
return math.Sqrt(v.X*v.X + v.Y*v.Y)
}
func main() {
v := Vertex{3, 4}
fmt.Println(v.Abs())//5
fmt.Println(AbsFunc(v))//5
p := &Vertex{4, 3}
fmt.Println(p.Abs())//5
fmt.Println(AbsFunc(*p))//5
}
选择值或指针作为接收者
使用指针接收者的原因有二:
-
首先,方法能够修改其接收者指向的值。
-
其次,这样可以避免在每次调用方法时复制该值。若值的类型为大型结构体时,这样做会更加高效。
在本例中,Scale
和 Abs
接收者的类型为 *Vertex
,即便 Abs
并不需要修改其接收者。
通常来说,所有给定类型的方法都应该有值或指针接收者,但并不应该二者混用。
package main
import (
"fmt"
"math"
)
type Vertex struct {
X, Y float64
}
func (v *Vertex) Scale(f float64) {
v.X = v.X * f
v.Y = v.Y * f
}
func (v *Vertex) Abs() float64 {
return math.Sqrt(v.X*v.X + v.Y*v.Y)
}
func main() {
v := &Vertex{3, 4}
fmt.Printf("Before scaling: %+v, Abs: %v\n", v, v.Abs())
v.Scale(5)
fmt.Printf("After scaling: %+v, Abs: %v\n", v, v.Abs())
}
十五、接口
概述
接口类型 是由一组方法签名定义的集合。
接口类型的变量可以保存任何实现了这些方法的值。
注意:示例代码的 22 行存在一个错误。由于 Abs
方法只为 *Vertex
(指针类型)定义,因此 Vertex
(值类型)并未实现 Abser
。
package main
import (
"fmt"
"math"
)
type Abser interface {
Abs() float64
}
func main() {
var a Abser
f := MyFloat(-math.Sqrt2)
v := Vertex{3, 4}
a = f // a MyFloat 实现了 Abser
fmt.Println(a.Abs())//1.4142135623730951
a = &v // a *Vertex 实现了 Abser
fmt.Println(a.Abs())//5
// 下面一行,v 是一个 Vertex(而不是 *Vertex)
// 所以没有实现 Abser。
a = v
fmt.Println(a.Abs())
//./prog.go:24:6: cannot use v (variable of type Vertex) as Abser value in assignment:
//Vertex does not implement Abser (method Abs has pointer receiver)
}
type MyFloat float64
func (f MyFloat) Abs() float64 {
if f < 0 {
return float64(-f)
}
return float64(f)
}
type Vertex struct {
X, Y float64
}
func (v *Vertex) Abs() float64 {
return math.Sqrt(v.X*v.X + v.Y*v.Y)
}
接口与隐式实现
类型通过实现一个接口的所有方法来实现该接口。既然无需专门显式声明,也就没有 “implements” 关键字。
隐式接口从接口的实现中解耦了定义,这样接口的实现可以出现在任何包中,无需提前准备。
因此,也就无需在每一个实现上增加新的接口名称,这样同时也鼓励了明确的接口定义。
package main
import "fmt"
type I interface {
M()
}
type T struct {
S string
}
// 此方法表示类型 T 实现了接口 I,但我们无需显式声明此事。
func (t T) M() {
fmt.Println(t.S)
}
func main() {
var i I = T{"hello"}
i.M()//hello
}
接口值
接口也是值。它们可以像其它值一样传递。
接口值可以用作函数的参数或返回值。
在内部,接口值可以看做包含值和具体类型的元组:
(value, type)
接口值保存了一个具体底层类型的具体值。
接口值调用方法时会执行其底层类型的同名方法。
package main
import (
"fmt"
"math"
)
type I interface {
M()
}
type T struct {
S string
}
func (t *T) M() {
fmt.Println(t.S)
}
type F float64
func (f F) M() {
fmt.Println(f)
}
func main() {
var i I
i = &T{"Hello"}
describe(i)//(&{Hello}, *main.T)
i.M()//Hello
i = F(math.Pi)
describe(i)///(3.141592653589793, main.F)
i.M()//3.141592653589793
}
func describe(i I) {
fmt.Printf("(%v, %T)\n", i, i)
}
底层值为 nil 的接口值
即便接口内的具体值为 nil,方法仍然会被 nil 接收者调用。
在一些语言中,这会触发一个空指针异常,但在 Go 中通常会写一些方法来优雅地处理它(如本例中的 M
方法)。
注意:保存了 nil 具体值的接口其自身并不为 nil。
package main
import "fmt"
type I interface {
M()
}
type T struct {
S string
}
func (t *T) M() {
if t == nil {
fmt.Println("<nil>")
return
}
fmt.Println(t.S)
}
func main() {
var i I
var t *T
i = t
describe(i)//(<nil>, *main.T)
i.M()//<nil>
i = &T{"hello"}
describe(i)//(&{hello}, *main.T)
i.M()//hello
}
func describe(i I) {
fmt.Printf("(%v, %T)\n", i, i)
}
nil 接口值
nil 接口值既不保存值也不保存具体类型。
为 nil 接口调用方法会产生运行时错误,因为接口的元组内并未包含能够指明该调用哪个 具体 方法的类型。
package main
import "fmt"
type I interface {
M()
}
func main() {
var i I
describe(i)//(<nil>, <nil>)
i.M()//panic: runtime error: invalid memory address or nil pointer dereference
//[signal SIGSEGV: segmentation violation code=0x1 addr=0x0 pc=0x47c239]
}
func describe(i I) {
fmt.Printf("(%v, %T)\n", i, i)
}
空接口
指定了零个方法的接口值被称为 空接口
interface{}
空接口可保存任何类型的值。(因为每个类型都至少实现了零个方法。)
空接口被用来处理未知类型的值。例如,fmt.Print
可接受类型为 interface{}
的任意数量的参数。
package main
import "fmt"
func main() {
var i interface{}
describe(i)//(<nil>, <nil>)
i = 42
describe(i)//(42, int)
i = "hello"
describe(i)//(hello, string)
}
func describe(i interface{}) {
fmt.Printf("(%v, %T)\n", i, i)
}