Go 系列教程 —— 15. 指针
什么是指针?
指针是一种存储变量内存地址(Memory Address)的变量。
如上图所示,变量 b
的值为 156
,而 b
的内存地址为 0x1040a124
。变量 a
存储了 b
的地址。我们就称 a
指向了 b
。
指针的声明
指针变量的类型为 *T
,该指针指向一个 T 类型的变量。
接下来我们写点代码。
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
b := 255
var a *int = &b
fmt.Printf("Type of a is %T\n", a)
fmt.Println("address of b is", a)
}
& 操作符用于获取变量的地址。上面程序的第 9 行我们把 b
的地址赋值给 *int
类型的 a
。我们称 a
指向了 b
。当我们打印 a
的值时,会打印出 b
的地址。程序将输出:
Type of a is *int
address of b is 0x1040a124
由于 b 可能处于内存的任何位置,你应该会得到一个不同的地址。
指针的零值(Zero Value)
指针的零值是 nil
。
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
a := 25
var b *int
if b == nil {
fmt.Println("b is", b)
b = &a
fmt.Println("b after initialization is", b)
}
}
上面的程序中,b
初始化为 nil
,接着将 a
的地址赋值给 b
。程序会输出:
b is <nil>
b after initialisation is 0x1040a124
指针的解引用
指针的解引用可以获取指针所指向的变量的值。将 a
解引用的语法是 *a
。
通过下面的代码,可以看到如何使用解引用。
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
b := 255
a := &b
fmt.Println("address of b is", a)
fmt.Println("value of b is", *a)
}
在上面程序的第 10 行,我们将 a
解引用,并打印了它的值。不出所料,我们会打印出 b
的值。程序会输出:
address of b is 0x1040a124
value of b is 255
我们再编写一个程序,用指针来修改 b 的值。
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
b := 255
a := &b
fmt.Println("address of b is", a)
fmt.Println("value of b is", *a)
*a++
fmt.Println("new value of b is", b)
}
在上面程序的第 12 行中,我们把 a
指向的值加 1,由于 a
指向了 b
,因此 b
的值也发生了同样的改变。于是 b
的值变为 256。程序会输出:
address of b is 0x1040a124
value of b is 255
new value of b is 256
向函数传递指针参数
package main
import (
"fmt"
)
func change(val *int) {
*val = 55
}
func main() {
a := 58
fmt.Println("value of a before function call is",a)
b := &a
change(b)
fmt.Println("value of a after function call is", a)
}
在上面程序中的第 14 行,我们向函数 change
传递了指针变量 b
,而 b
存储了 a
的地址。程序的第 8 行在 change
函数内使用解引用,修改了 a 的值。该程序会输出:
value of a before function call is 58
value of a after function call is 55
不要向函数传递数组的指针,而应该使用切片
假如我们想要在函数内修改一个数组,并希望调用函数的地方也能得到修改后的数组,一种解决方案是把一个指向数组的指针传递给这个函数。
package main
import (
"fmt"
)
func modify(arr *[3]int) {
(*arr)[0] = 90
}
func main() {
a := [3]int{89, 90, 91}
modify(&a)
fmt.Println(a)
}
在上面程序的第 13 行中,我们将数组的地址传递给了 modify
函数。在第 8 行,我们在 modify
函数里把 arr
解引用,并将 90
赋值给这个数组的第一个元素。程序会输出 [90 90 91]
。
a[x]
是 (*a)[x]
的简写形式,因此上面代码中的 (*arr)[0]
可以替换为 arr[0]
。下面我们用简写形式重写以上代码。
package main
import (
"fmt"
)
func modify(arr *[3]int) {
arr[0] = 90
}
func main() {
a := [3]int{89, 90, 91}
modify(&a)
fmt.Println(a)
}
该程序也会输出 [90 90 91]
。
这种方式向函数传递一个数组指针参数,并在函数内修改数组。尽管它是有效的,但却不是 Go 语言惯用的实现方式。我们最好使用切片来处理。
接下来我们用切片来重写之前的代码。
package main
import (
"fmt"
)
func modify(sls []int) {
sls[0] = 90
}
func main() {
a := [3]int{89, 90, 91}
modify(a[:])
fmt.Println(a)
}
在上面程序的第 13 行,我们将一个切片传递给了 modify
函数。在 modify
函数中,我们把切片的第一个元素修改为 90
。程序也会输出 [90 90 91]
。所以别再传递数组指针了,而是使用切片吧。上面的代码更加简洁,也更符合 Go 语言的习惯。
Go 不支持指针运算
Go 并不支持其他语言(例如 C)中的指针运算。
package main
func main() {
b := [...]int{109, 110, 111}
p := &b
p++
}
上面的程序会抛出编译错误:main.go:6: invalid operation: p++ (non-numeric type *[3]int)
。
Go 系列教程 —— 16. 结构体
什么是结构体?
结构体是用户定义的类型,表示若干个字段(Field)的集合。有时应该把数据整合在一起,而不是让这些数据没有联系。这种情况下可以使用结构体。
例如,一个职员有 firstName
、lastName
和 age
三个属性,而把这些属性组合在一个结构体 employee
中就很合理。
结构体的声明
type Employee struct {
firstName string
lastName string
age int
}
在上面的代码片段里,声明了一个结构体类型 Employee
,它有 firstName
、lastName
和 age
三个字段。通过把相同类型的字段声明在同一行,结构体可以变得更加紧凑。在上面的结构体中,firstName
和 lastName
属于相同的 string
类型,于是这个结构体可以重写为:
type Employee struct {
firstName, lastName string
age, salary int
}
上面的结构体 Employee
称为 命名的结构体(Named Structure)。我们创建了名为 Employee
的新类型,而它可以用于创建 Employee
类型的结构体变量。
声明结构体时也可以不用声明一个新类型,这样的结构体类型称为 匿名结构体(Anonymous Structure)。
var employee struct {
firstName, lastName string
age int
}
上述代码片段创建一个匿名结构体 employee
。
创建命名的结构体
通过下面代码,我们定义了一个命名的结构体 Employee
。
package main
import (
"fmt"
)
type Employee struct {
firstName, lastName string
age, salary int
}
func main() {
//creating structure using field names
emp1 := Employee{
firstName: "Sam",
age: 25,
salary: 500,
lastName: "Anderson",
}
//creating structure without using field names
emp2 := Employee{"Thomas", "Paul", 29, 800}
fmt.Println("Employee 1", emp1)
fmt.Println("Employee 2", emp2)
}
在上述程序的第 7 行,我们创建了一个命名的结构体 Employee
。而在第 15 行,通过指定每个字段名的值,我们定义了结构体变量 emp1
。字段名的顺序不一定要与声明结构体类型时的顺序相同。在这里,我们改变了 lastName
的位置,将其移到了末尾。这样做也不会有任何的问题。
在上面程序的第 23 行,定义 emp2
时我们省略了字段名。在这种情况下,就需要保证字段名的顺序与声明结构体时的顺序相同。
该程序将输出:
Employee 1 {Sam Anderson 25 500}
Employee 2 {Thomas Paul 29 800}
创建匿名结构体
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
emp3 := struct {
firstName, lastName string
age, salary int
}{
firstName: "Andreah",
lastName: "Nikola",
age: 31,
salary: 5000,
}
fmt.Println("Employee 3", emp3)
}
在上述程序的第 3 行,我们定义了一个匿名结构体变量 emp3
。上面我们已经提到,之所以称这种结构体是匿名的,是因为它只是创建一个新的结构体变量 em3
,而没有定义任何结构体类型。
该程序会输出:
Employee 3 {Andreah Nikola 31 5000}
结构体的零值(Zero Value)
当定义好的结构体并没有被显式地初始化时,该结构体的字段将默认赋为零值。
package main
import (
"fmt"
)
type Employee struct {
firstName, lastName string
age, salary int
}
func main() {
var emp4 Employee //zero valued structure
fmt.Println("Employee 4", emp4)
}
该程序定义了 emp4
,却没有初始化任何值。因此 firstName
和 lastName
赋值为 string 的零值(""
)。而 age
和 salary
赋值为 int 的零值(0)。该程序会输出:
Employee 4 { 0 0}
当然还可以为某些字段指定初始值,而忽略其他字段。这样,忽略的字段名会赋值为零值。
package main
import (
"fmt"
)
type Employee struct {
firstName, lastName string
age, salary int
}
func main() {
emp5 := Employee{
firstName: "John",
lastName: "Paul",
}
fmt.Println("Employee 5", emp5)
}
在上面程序中的第 14 行和第 15 行,我们初始化了 firstName
和 lastName
,而 age
和 salary
没有进行初始化。因此 age
和 salary
赋值为零值。该程序会输出:
Employee 5 {John Paul 0 0}
访问结构体的字段
点号操作符 .
用于访问结构体的字段。
package main
import (
"fmt"
)
type Employee struct {
firstName, lastName string
age, salary int
}
func main() {
emp6 := Employee{"Sam", "Anderson", 55, 6000}
fmt.Println("First Name:", emp6.firstName)
fmt.Println("Last Name:", emp6.lastName)
fmt.Println("Age:", emp6.age)
fmt.Printf("Salary: $%d", emp6.salary)
}
上面程序中的 emp6.firstName 访问了结构体 emp6
的字段 firstName
。该程序输出:
First Name: Sam
Last Name: Anderson
Age: 55
Salary: $6000
还可以创建零值的 struct
,以后再给各个字段赋值。
package main
import (
"fmt"
)
type Employee struct {
firstName, lastName string
age, salary int
}
func main() {
var emp7 Employee
emp7.firstName = "Jack"
emp7.lastName = "Adams"
fmt.Println("Employee 7:", emp7)
}
在上面程序中,我们定义了 emp7
,接着给 firstName
和 lastName
赋值。该程序会输出:
Employee 7: {Jack Adams 0 0}
结构体的指针
还可以创建指向结构体的指针。
package main
import (
"fmt"
)
type Employee struct {
firstName, lastName string
age, salary int
}
func main() {
emp8 := &Employee{"Sam", "Anderson", 55, 6000}
fmt.Println("First Name:", (*emp8).firstName)
fmt.Println("Age:", (*emp8).age)
}
在上面程序中,emp8 是一个指向结构体 Employee
的指针。(*emp8).firstName
表示访问结构体 emp8
的 firstName
字段。该程序会输出:
First Name: Sam
Age: 55
Go 语言允许我们在访问 firstName
字段时,可以使用 emp8.firstName
来代替显式的解引用 (*emp8).firstName
。
package main
import (
"fmt"
)
type Employee struct {
firstName, lastName string
age, salary int
}
func main() {
emp8 := &Employee{"Sam", "Anderson", 55, 6000}
fmt.Println("First Name:", emp8.firstName)
fmt.Println("Age:", emp8.age)
}
在上面的程序中,我们使用 emp8.firstName
来访问 firstName
字段,该程序会输出:
First Name: Sam
Age: 55
匿名字段
当我们创建结构体时,字段可以只有类型,而没有字段名。这样的字段称为匿名字段(Anonymous Field)。
以下代码创建一个 Person
结构体,它含有两个匿名字段 string
和 int
。
type Person struct {
string
int
}
我们接下来使用匿名字段来编写一个程序。
package main
import (
"fmt"
)
type Person struct {
string
int
}
func main() {
p := Person{"Naveen", 50}
fmt.Println(p)
}
在上面的程序中,结构体 Person
有两个匿名字段。p := Person{"Naveen", 50}
定义了一个 Person
类型的变量。该程序输出 {Naveen 50}
。
虽然匿名字段没有名称,但其实匿名字段的名称就默认为它的类型。比如在上面的 Person
结构体里,虽说字段是匿名的,但 Go 默认这些字段名是它们各自的类型。所以 Person
结构体有两个名为 string
和 int
的字段。
package main
import (
"fmt"
)
type Person struct {
string
int
}
func main() {
var p1 Person
p1.string = "naveen"
p1.int = 50
fmt.Println(p1)
}
在上面程序的第 14 行和第 15 行,我们访问了 Person
结构体的匿名字段,我们把字段类型作为字段名,分别为 "string" 和 "int"。上面程序的输出如下:
{naveen 50}
嵌套结构体(Nested Structs)
结构体的字段有可能也是一个结构体。这样的结构体称为嵌套结构体。
package main
import (
"fmt"
)
type Address struct {
city, state string
}
type Person struct {
name string
age int
address Address
}
func main() {
var p Person
p.name = "Naveen"
p.age = 50
p.address = Address {
city: "Chicago",
state: "Illinois",
}
fmt.Println("Name:", p.name)
fmt.Println("Age:",p.age)
fmt.Println("City:",p.address.city)
fmt.Println("State:",p.address.state)
}
上面的结构体 Person
有一个字段 address
,而 address
也是结构体。该程序输出:
Name: Naveen
Age: 50
City: Chicago
State: Illinois
提升字段(Promoted Fields)
如果是结构体中有匿名的结构体类型字段,则该匿名结构体里的字段就称为提升字段。这是因为提升字段就像是属于外部结构体一样,可以用外部结构体直接访问。我知道这种定义很复杂,所以我们直接研究下代码来理解吧。
type Address struct {
city, state string
}
type Person struct {
name string
age int
Address
}
在上面的代码片段中,Person
结构体有一个匿名字段 Address
,而 Address
是一个结构体。现在结构体 Address
有 city
和 state
两个字段,访问这两个字段就像在 Person
里直接声明的一样,因此我们称之为提升字段。
package main
import (
"fmt"
)
type Address struct {
city, state string
}
type Person struct {
name string
age int
Address
}
func main() {
var p Person
p.name = "Naveen"
p.age = 50
p.Address = Address{
city: "Chicago",
state: "Illinois",
}
fmt.Println("Name:", p.name)
fmt.Println("Age:", p.age)
fmt.Println("City:", p.city) //city is promoted field
fmt.Println("State:", p.state) //state is promoted field
}
在上面代码中的第 26 行和第 27 行,我们使用了语法 p.city
和 p.state
,访问提升字段 city
和 state
就像它们是在结构体 p
中声明的一样。该程序会输出:
Name: Naveen
Age: 50
City: Chicago
State: Illinois
导出结构体和字段
如果结构体名称以大写字母开头,则它是其他包可以访问的导出类型(Exported Type)。同样,如果结构体里的字段首字母大写,它也能被其他包访问到。
让我们使用自定义包,编写一个程序来更好地去理解它。
在你的 Go 工作区的 src
目录中,创建一个名为 structs
的文件夹。另外在 structs
中再创建一个目录 computer
。
在 computer
目录中,在名为 spec.go
的文件中保存下面的程序。
package computer
type Spec struct { //exported struct
Maker string //exported field
model string //unexported field
Price int //exported field
}
上面的代码片段中,创建了一个 computer
包,里面有一个导出结构体类型 Spec
。Spec
有两个导出字段 Maker
和 Price
,和一个未导出的字段 model
。接下来我们会在 main 包中导入这个包,并使用 Spec
结构体。
package main
import "structs/computer"
import "fmt"
func main() {
var spec computer.Spec
spec.Maker = "apple"
spec.Price = 50000
fmt.Println("Spec:", spec)
}
包结构如下所示:
src
structs
computer
spec.go
main.go
在上述程序的第 3 行,我们导入了 computer
包。在第 8 行和第 9 行,我们访问了结构体 Spec
的两个导出字段 Maker
和 Price
。执行命令 go install structs
和 workspacepath/bin/structs
,运行该程序。
如果我们试图访问未导出的字段 model
,编译器会报错。将 main.go
的内容替换为下面的代码。
package main
import "structs/computer"
import "fmt"
func main() {
var spec computer.Spec
spec.Maker = "apple"
spec.Price = 50000
spec.model = "Mac Mini"
fmt.Println("Spec:", spec)
}
在上面程序的第 10 行,我们试图访问未导出的字段 model
。如果运行这个程序,编译器会产生错误:spec.model undefined (cannot refer to unexported field or method model)。
结构体相等性(Structs Equality)
结构体是值类型。如果它的每一个字段都是可比较的,则该结构体也是可比较的。如果两个结构体变量的对应字段相等,则这两个变量也是相等的。
package main
import (
"fmt"
)
type name struct {
firstName string
lastName string
}
func main() {
name1 := name{"Steve", "Jobs"}
name2 := name{"Steve", "Jobs"}
if name1 == name2 {
fmt.Println("name1 and name2 are equal")
} else {
fmt.Println("name1 and name2 are not equal")
}
name3 := name{firstName:"Steve", lastName:"Jobs"}
name4 := name{}
name4.firstName = "Steve"
if name3 == name4 {
fmt.Println("name3 and name4 are equal")
} else {
fmt.Println("name3 and name4 are not equal")
}
}
在上面的代码中,结构体类型 name
包含两个 string
类型。由于字符串是可比较的,因此可以比较两个 name
类型的结构体变量。
上面代码中 name1
和 name2
相等,而 name3
和 name4
不相等。该程序会输出:
name1 and name2 are equal
name3 and name4 are not equal
如果结构体包含不可比较的字段,则结构体变量也不可比较。
package main
import (
"fmt"
)
type image struct {
data map[int]int
}
func main() {
image1 := image{data: map[int]int{
0: 155,
}}
image2 := image{data: map[int]int{
0: 155,
}}
if image1 == image2 {
fmt.Println("image1 and image2 are equal")
}
}
在上面代码中,结构体类型 image
包含一个 map
类型的字段。由于 map
类型是不可比较的,因此 image1
和 image2
也不可比较。如果运行该程序,编译器会报错:main.go:18: invalid operation: image1 == image2 (struct containing map[int]int cannot be compared)
。
Go 系列教程 —— 17. 方法
什么是方法?
方法其实就是一个函数,在 func
这个关键字和方法名中间加入了一个特殊的接收器类型。接收器可以是结构体类型或者是非结构体类型。接收器是可以在方法的内部访问的。
下面就是创建一个方法的语法。
func (t Type) methodName(parameter list) {
}
上面的代码片段创建了一个接收器类型为 Type
的方法 methodName
。
方法示例
让我们来编写一个简单的小程序,它会在结构体类型上创建一个方法并调用它。
package main
import (
"fmt"
)
type Employee struct {
name string
salary int
currency string
}
/*
displaySalary() 方法将 Employee 做为接收器类型
*/
func (e Employee) displaySalary() {
fmt.Printf("Salary of %s is %s%d", e.name, e.currency, e.salary)
}
func main() {
emp1 := Employee {
name: "Sam Adolf",
salary: 5000,
currency: "$",
}
emp1.displaySalary() // 调用 Employee 类型的 displaySalary() 方法
}
在上面程序的第 16 行,我们在 Employee
结构体类型上创建了一个 displaySalary
方法。displaySalary()方法在方法的内部访问了接收器 e Employee
。在第 17 行,我们使用接收器 e
,并打印 employee 的 name、currency 和 salary 这 3 个字段。
在第 26 行,我们调用了方法 emp1.displaySalary()
。
程序输出:Salary of Sam Adolf is $5000
。
为什么我们已经有函数了还需要方法呢?
上面的程序已经被重写为只使用函数,没有方法。
package main
import (
"fmt"
)
type Employee struct {
name string
salary int
currency string
}
/*
displaySalary()方法被转化为一个函数,把 Employee 当做参数传入。
*/
func displaySalary(e Employee) {
fmt.Printf("Salary of %s is %s%d", e.name, e.currency, e.salary)
}
func main() {
emp1 := Employee{
name: "Sam Adolf",
salary: 5000,
currency: "$",
}
displaySalary(emp1)
}
在上面的程序中,displaySalary
方法被转化为一个函数,Employee
结构体被当做参数传递给它。这个程序也产生完全相同的输出:Salary of Sam Adolf is $5000
。
既然我们可以使用函数写出相同的程序,那么为什么我们需要方法?这有着几个原因,让我们一个个的看看。
-
Go 不是纯粹的面向对象编程语言,而且Go不支持类。因此,基于类型的方法是一种实现和类相似行为的途径。
-
相同的名字的方法可以定义在不同的类型上,而相同名字的函数是不被允许的。假设我们有一个
Square
和Circle
结构体。可以在Square
和Circle
上分别定义一个Area
方法。见下面的程序。
package main
import (
"fmt"
"math"
)
type Rectangle struct {
length int
width int
}
type Circle struct {
radius float64
}
func (r Rectangle) Area() int {
return r.length * r.width
}
func (c Circle) Area() float64 {
return math.Pi * c.radius * c.radius
}
func main() {
r := Rectangle{
length: 10,
width: 5,
}
fmt.Printf("Area of rectangle %d\n", r.Area())
c := Circle{
radius: 12,
}
fmt.Printf("Area of circle %f", c.Area())
}
该程序输出:
Area of rectangle 50
Area of circle 452.389342
上面方法的属性被使用在接口中。我们将在接下来的教程中讨论这个问题。
指针接收器与值接收器
到目前为止,我们只看到了使用值接收器的方法。还可以创建使用指针接收器的方法。值接收器和指针接收器之间的区别在于,在指针接收器的方法内部的改变对于调用者是可见的,然而值接收器的情况不是这样的。让我们用下面的程序来帮助理解这一点。
package main
import (
"fmt"
)
type Employee struct {
name string
age int
}
/*
使用值接收器的方法。
*/
func (e Employee) changeName(newName string) {
e.name = newName
}
/*
使用指针接收器的方法。
*/
func (e *Employee) changeAge(newAge int) {
e.age = newAge
}
func main() {
e := Employee{
name: "Mark Andrew",
age: 50,
}
fmt.Printf("Employee name before change: %s", e.name)
e.changeName("Michael Andrew")
fmt.Printf("\nEmployee name after change: %s", e.name)
fmt.Printf("\n\nEmployee age before change: %d", e.age)
(&e).changeAge(51)
fmt.Printf("\nEmployee age after change: %d", e.age)
}
在上面的程序中,changeName
方法有一个值接收器 (e Employee)
,而 changeAge
方法有一个指针接收器 (e *Employee)
。在 changeName
方法中对 Employee
结构体的字段 name
所做的改变对调用者是不可见的,因此程序在调用 e.changeName("Michael Andrew")
这个方法的前后打印出相同的名字。由于 changeAge
方法是使用指针 (e *Employee)
接收器的,所以在调用 (&e).changeAge(51)
方法对 age
字段做出的改变对调用者将是可见的。该程序输出如下:
Employee name before change: Mark Andrew
Employee name after change: Mark Andrew
Employee age before change: 50
Employee age after change: 51
在上面程序的第 36 行,我们使用 (&e).changeAge(51)
来调用 changeAge
方法。由于 changeAge
方法有一个指针接收器,所以我们使用 (&e)
来调用这个方法。其实没有这个必要,Go语言让我们可以直接使用 e.changeAge(51)
。e.changeAge(51)
会自动被Go语言解释为 (&e).changeAge(51)
。
下面的程序重写了,使用 e.changeAge(51)
来代替 (&e).changeAge(51)
,它输出相同的结果。
package main
import (
"fmt"
)
type Employee struct {
name string
age int
}
/*
使用值接收器的方法。
*/
func (e Employee) changeName(newName string) {
e.name = newName
}
/*
使用指针接收器的方法。
*/
func (e *Employee) changeAge(newAge int) {
e.age = newAge
}
func main() {
e := Employee{
name: "Mark Andrew",
age: 50,
}
fmt.Printf("Employee name before change: %s", e.name)
e.changeName("Michael Andrew")
fmt.Printf("\nEmployee name after change: %s", e.name)
fmt.Printf("\n\nEmployee age before change: %d", e.age)
e.changeAge(51)
fmt.Printf("\nEmployee age after change: %d", e.age)
}
那么什么时候使用指针接收器,什么时候使用值接收器?
一般来说,指针接收器可以使用在:对方法内部的接收器所做的改变应该对调用者可见时。
指针接收器也可以被使用在如下场景:当拷贝一个结构体的代价过于昂贵时。考虑下一个结构体有很多的字段。在方法内使用这个结构体做为值接收器需要拷贝整个结构体,这是很昂贵的。在这种情况下使用指针接收器,结构体不会被拷贝,只会传递一个指针到方法内部使用。
在其他的所有情况,值接收器都可以被使用。
匿名字段的方法
属于结构体的匿名字段的方法可以被直接调用,就好像这些方法是属于定义了匿名字段的结构体一样。
package main
import (
"fmt"
)
type address struct {
city string
state string
}
func (a address) fullAddress() {
fmt.Printf("Full address: %s, %s", a.city, a.state)
}
type person struct {
firstName string
lastName string
address
}
func main() {
p := person{
firstName: "Elon",
lastName: "Musk",
address: address {
city: "Los Angeles",
state: "California",
},
}
p.fullAddress() //访问 address 结构体的 fullAddress 方法
}
在上面程序的第 32 行,我们通过使用 p.fullAddress()
来访问 address
结构体的 fullAddress()
方法。明确的调用 p.address.fullAddress()
是没有必要的。该程序输出:
Full address: Los Angeles, California
在方法中使用值接收器 与 在函数中使用值参数
这个话题很多Go语言新手都弄不明白。我会尽量讲清楚。
当一个函数有一个值参数,它只能接受一个值参数。
当一个方法有一个值接收器,它可以接受值接收器和指针接收器。
让我们通过一个例子来理解这一点。
package main
import (
"fmt"
)
type rectangle struct {
length int
width int
}
func area(r rectangle) {
fmt.Printf("Area Function result: %d\n", (r.length * r.width))
}
func (r rectangle) area() {
fmt.Printf("Area Method result: %d\n", (r.length * r.width))
}
func main() {
r := rectangle{
length: 10,
width: 5,
}
area(r)
r.area()
p := &r
/*
compilation error, cannot use p (type *rectangle) as type rectangle
in argument to area
*/
//area(p)
p.area()//通过指针调用值接收器
}
第 12 行的函数 func area(r rectangle)
接受一个值参数,方法 func (r rectangle) area()
接受一个值接收器。
在第 25 行,我们通过值参数 area(r)
来调用 area 这个函数,这是合法的。同样,我们使用值接收器来调用 area 方法 r.area()
,这也是合法的。
在第 28 行,我们创建了一个指向 r
的指针 p
。如果我们试图把这个指针传递到只能接受一个值参数的函数 area,编译器将会报错。所以我把代码的第 33 行注释了。如果你把这行的代码注释去掉,编译器将会抛出错误 compilation error, cannot use p (type *rectangle) as type rectangle in argument to area.
。这将会按预期抛出错误。
现在到了棘手的部分了,在第35行的代码 p.area()
使用指针接收器 p
调用了只接受一个值接收器的方法 area
。这是完全有效的。原因是当 area
有一个值接收器时,为了方便Go语言把 p.area()
解释为 (*p).area()
。
该程序将会输出:
Area Function result: 50
Area Method result: 50
Area Method result: 50
在方法中使用指针接收器 与 在函数中使用指针参数
和值参数相类似,函数使用指针参数只接受指针,而使用指针接收器的方法可以使用值接收器和指针接收器。
package main
import (
"fmt"
)
type rectangle struct {
length int
width int
}
func perimeter(r *rectangle) {
fmt.Println("perimeter function output:", 2*(r.length+r.width))
}
func (r *rectangle) perimeter() {
fmt.Println("perimeter method output:", 2*(r.length+r.width))
}
func main() {
r := rectangle{
length: 10,
width: 5,
}
p := &r //pointer to r
perimeter(p)
p.perimeter()
/*
cannot use r (type rectangle) as type *rectangle in argument to perimeter
*/
//perimeter(r)
r.perimeter()//使用值来调用指针接收器
}
在上面程序的第 12 行,定义了一个接受指针参数的函数 perimeter
。第 17 行定义了一个有一个指针接收器的方法。
在第 27 行,我们调用 perimeter 函数时传入了一个指针参数。在第 28 行,我们通过指针接收器调用了 perimeter 方法。所有一切看起来都这么完美。
在被注释掉的第 33 行,我们尝试通过传入值参数 r
调用函数 perimeter
。这是不被允许的,因为函数的指针参数不接受值参数。如果你把这行的代码注释去掉并把程序运行起来,编译器将会抛出错误 main.go:33: cannot use r (type rectangle) as type *rectangle in argument to perimeter.
。
在第 35 行,我们通过值接收器 r
来调用有指针接收器的方法 perimeter
。这是被允许的,为了方便Go语言把代码 r.perimeter()
解释为 (&r).perimeter()
。该程序输出:
perimeter function output: 30
perimeter method output: 30
perimeter method output: 30
在非结构体上的方法
到目前为止,我们只在结构体类型上定义方法。也可以在非结构体类型上定义方法,但是有一个问题。为了在一个类型上定义一个方法,方法的接收器类型定义和方法的定义应该在同一个包中。到目前为止,我们定义的所有结构体和结构体上的方法都是在同一个 main
包中,因此它们是可以运行的。
package main
func (a int) add(b int) {
}
func main() {
}
在上面程序的第 3 行,我们尝试把一个 add
方法添加到内置的类型 int
。这是不允许的,因为 add
方法的定义和 int
类型的定义不在同一个包中。该程序会抛出编译错误 cannot define new methods on non-local type int
。
让该程序工作的方法是为内置类型 int 创建一个类型别名,然后创建一个以该类型别名为接收器的方法。
package main
import "fmt"
type myInt int
func (a myInt) add(b myInt) myInt {
return a + b
}
func main() {
num1 := myInt(5)
num2 := myInt(10)
sum := num1.add(num2)
fmt.Println("Sum is", sum)
}
在上面程序的第5行,我们为 int
创建了一个类型别名 myInt
。在第7行,我们定义了一个以 myInt
为接收器的的方法 add
。
该程序将会打印出 Sum is 15
。
Go 系列教程 —— 18. 接口(一)
什么是接口?
在面向对象的领域里,接口一般这样定义:接口定义一个对象的行为。接口只指定了对象应该做什么,至于如何实现这个行为(即实现细节),则由对象本身去确定。
在 Go 语言中,接口就是方法签名(Method Signature)的集合。当一个类型定义了接口中的所有方法,我们称它实现了该接口。这与面向对象编程(OOP)的说法很类似。接口指定了一个类型应该具有的方法,并由该类型决定如何实现这些方法。
例如,WashingMachine
是一个含有 Cleaning()
和 Drying()
两个方法的接口。任何定义了 Cleaning()
和 Drying()
的类型,都称它实现了 WashingMachine
接口。
接口的声明与实现
让我们编写代码,创建一个接口并且实现它。
package main
import (
"fmt"
)
//interface definition
type VowelsFinder interface {
FindVowels() []rune
}
type MyString string
//MyString implements VowelsFinder
func (ms MyString) FindVowels() []rune {
var vowels []rune
for _, rune := range ms {
if rune == 'a' || rune == 'e' || rune == 'i' || rune == 'o' || rune == 'u' {
vowels = append(vowels, rune)
}
}
return vowels
}
func main() {
name := MyString("Sam Anderson")
var v VowelsFinder
v = name // possible since MyString implements VowelsFinder
fmt.Printf("Vowels are %c", v.FindVowels())
}
在上面程序的第 8 行,创建了一个名为 VowelsFinder
的接口,该接口有一个 FindVowels() []rune
的方法。
在接下来的一行,我们创建了一个 MyString
类型。
在第 15 行,我们给接受者类型(Receiver Type) MyString
添加了方法 FindVowels() []rune
。现在,我们称 MyString
实现了 VowelsFinder
接口。这就和其他语言(如 Java)很不同,其他一些语言要求一个类使用 implement
关键字,来显式地声明该类实现了接口。而在 Go 中,并不需要这样。如果一个类型包含了接口中声明的所有方法,那么它就隐式地实现了 Go 接口。
在第 28 行,v
的类型为 VowelsFinder
,name
的类型为 MyString
,我们把 name
赋值给了 v
。由于 MyString
实现了 VowelFinder
,因此这是合法的。在下一行,v.FindVowels()
调用了 MyString
类型的 FindVowels
方法,打印字符串 Sam Anderson
里所有的元音。该程序输出 Vowels are [a e o]
。
祝贺!你已经创建并实现了你的第一个接口。
接口的实际用途
前面的例子教我们创建并实现了接口,但还没有告诉我们接口的实际用途。在上面的程序里,如果我们使用 name.FindVowels()
,而不是 v.FindVowels()
,程序依然能够照常运行,但接口并没有体现出实际价值。
因此,我们现在讨论一下接口的实际应用场景。
我们编写一个简单程序,根据公司员工的个人薪资,计算公司的总支出。为了简单起见,我们假定支出的单位都是美元。
package main
import (
"fmt"
)
type SalaryCalculator interface {
CalculateSalary() int
}
type Permanent struct {
empId int
basicpay int
pf int
}
type Contract struct {
empId int
basicpay int
}
//salary of permanent employee is sum of basic pay and pf
func (p Permanent) CalculateSalary() int {
return p.basicpay + p.pf
}
//salary of contract employee is the basic pay alone
func (c Contract) CalculateSalary() int {
return c.basicpay
}
/*
total expense is calculated by iterating though the SalaryCalculator slice and summing
the salaries of the individual employees
*/
func totalExpense(s []SalaryCalculator) {
expense := 0
for _, v := range s {
expense = expense + v.CalculateSalary()
}
fmt.Printf("Total Expense Per Month $%d", expense)
}
func main() {
pemp1 := Permanent{1, 5000, 20}
pemp2 := Permanent{2, 6000, 30}
cemp1 := Contract{3, 3000}
employees := []SalaryCalculator{pemp1, pemp2, cemp1}
totalExpense(employees)
}
上面程序的第 7 行声明了一个 SalaryCalculator
接口类型,它只有一个方法 CalculateSalary() int
。
在公司里,我们有两类员工,即第 11 行和第 17 行定义的结构体:Permanent
和 Contract
。长期员工(Permanent
)的薪资是 basicpay
与 pf
相加之和,而合同员工(Contract
)只有基本工资 basicpay
。在第 23 行和第 28 行中,方法 CalculateSalary
分别实现了以上关系。由于 Permanent
和 Contract
都声明了该方法,因此它们都实现了 SalaryCalculator
接口。
第 36 行声明的 totalExpense
方法体现出了接口的妙用。该方法接收一个 SalaryCalculator
接口的切片([]SalaryCalculator
)作为参数。在第 49 行,我们向 totalExpense
方法传递了一个包含 Permanent
和 Contact
类型的切片。在第 39 行中,通过调用不同类型对应的 CalculateSalary
方法,totalExpense
可以计算得到支出。
这样做最大的优点是:totalExpense
可以扩展新的员工类型,而不需要修改任何代码。假如公司增加了一种新的员工类型 Freelancer
,它有着不同的薪资结构。Freelancer
只需传递到 totalExpense
的切片参数中,无需 totalExpense
方法本身进行修改。只要 Freelancer
也实现了 SalaryCalculator
接口,totalExpense
就能够实现其功能。
该程序输出 Total Expense Per Month $14050
。
接口的内部表示
我们可以把接口看作内部的一个元组 (type, value)
。 type
是接口底层的具体类型(Concrete Type),而 value
是具体类型的值。
我们编写一个程序来更好地理解它。
package main
import (
"fmt"
)
type Test interface {
Tester()
}
type MyFloat float64
func (m MyFloat) Tester() {
fmt.Println(m)
}
func describe(t Test) {
fmt.Printf("Interface type %T value %v\n", t, t)
}
func main() {
var t Test
f := MyFloat(89.7)
t = f
describe(t)
t.Tester()
}
Test
接口只有一个方法 Tester()
,而 MyFloat
类型实现了该接口。在第 24 行,我们把变量 f
(MyFloat
类型)赋值给了 t
(Test
类型)。现在 t
的具体类型为 MyFloat
,而 t
的值为 89.7
。第 17 行的 describe
函数打印出了接口的具体类型和值。该程序输出:
Interface type main.MyFloat value 89.7
89.7
空接口
没有包含方法的接口称为空接口。空接口表示为 interface{}
。由于空接口没有方法,因此所有类型都实现了空接口。
package main
import (
"fmt"
)
func describe(i interface{}) {
fmt.Printf("Type = %T, value = %v\n", i, i)
}
func main() {
s := "Hello World"
describe(s)
i := 55
describe(i)
strt := struct {
name string
}{
name: "Naveen R",
}
describe(strt)
}
在上面的程序的第 7 行,describe(i interface{})
函数接收空接口作为参数,因此,可以给这个函数传递任何类型。
在第 13 行、第 15 行和第 21 行,我们分别给 describe
函数传递了 string
、int
和 struct
。该程序打印:
Type = string, value = Hello World
Type = int, value = 55
Type = struct { name string }, value = {Naveen R}
类型断言
类型断言用于提取接口的底层值(Underlying Value)。
在语法 i.(T)
中,接口 i
的具体类型是 T
,该语法用于获得接口的底层值。
一段代码胜过千言。下面编写个关于类型断言的程序。
package main
import (
"fmt"
)
func assert(i interface{}) {
s := i.(int) //get the underlying int value from i
fmt.Println(s)
}
func main() {
var s interface{} = 56
assert(s)
}
在第 12 行,s
的具体类型是 int
。在第 8 行,我们使用了语法 i.(int)
来提取 i
的底层 int 值。该程序会打印 56
。
在上面程序中,如果具体类型不是 int,会发生什么呢?接下来看看。
package main
import (
"fmt"
)
func assert(i interface{}) {
s := i.(int)
fmt.Println(s)
}
func main() {
var s interface{} = "Steven Paul"
assert(s)
}
在上面程序中,我们把具体类型为 string
的 s
传递给了 assert
函数,试图从它提取出 int 值。该程序会报错:panic: interface conversion: interface {} is string, not int.
。
要解决该问题,我们可以使用以下语法:
v, ok := i.(T)
如果 i
的具体类型是 T
,那么 v
赋值为 i
的底层值,而 ok
赋值为 true
。
如果 i
的具体类型不是 T
,那么 ok
赋值为 false
,v
赋值为 T
类型的零值,此时程序不会报错。
package main
import (
"fmt"
)
func assert(i interface{}) {
v, ok := i.(int)
fmt.Println(v, ok)
}
func main() {
var s interface{} = 56
assert(s)
var i interface{} = "Steven Paul"
assert(i)
}
当给 assert
函数传递 Steven Paul
时,由于 i
的具体类型不是 int
,ok
赋值为 false
,而 v
赋值为 0(int 的零值)。该程序打印:
56 true
0 false
类型选择(Type Switch)
类型选择用于将接口的具体类型与很多 case 语句所指定的类型进行比较。它与一般的 switch 语句类似。唯一的区别在于类型选择指定的是类型,而一般的 switch 指定的是值。
类型选择的语法类似于类型断言。类型断言的语法是 i.(T)
,而对于类型选择,类型 T
由关键字 type
代替。下面看看程序是如何工作的。
package main
import (
"fmt"
)
func findType(i interface{}) {
switch i.(type) {
case string:
fmt.Printf("I am a string and my value is %s\n", i.(string))
case int:
fmt.Printf("I am an int and my value is %d\n", i.(int))
default:
fmt.Printf("Unknown type\n")
}
}
func main() {
findType("Naveen")
findType(77)
findType(89.98)
}
在上述程序的第 8 行,switch i.(type)
表示一个类型选择。每个 case 语句都把 i
的具体类型和一个指定类型进行了比较。如果 case 匹配成功,会打印出相应的语句。该程序输出:
I am a string and my value is Naveen
I am an int and my value is 77
Unknown type
第 20 行中的 89.98
的类型是 float64
,没有在 case 上匹配成功,因此最后一行打印了 Unknown type
。
还可以将一个类型和接口相比较。如果一个类型实现了接口,那么该类型与其实现的接口就可以互相比较。
为了阐明这一点,下面写一个程序。
package main
import "fmt"
type Describer interface {
Describe()
}
type Person struct {
name string
age int
}
func (p Person) Describe() {
fmt.Printf("%s is %d years old", p.name, p.age)
}
func findType(i interface{}) {
switch v := i.(type) {
case Describer:
v.Describe()
default:
fmt.Printf("unknown type\n")
}
}
func main() {
findType("Naveen")
p := Person{
name: "Naveen R",
age: 25,
}
findType(p)
}
在上面程序中,结构体 Person
实现了 Describer
接口。在第 19 行的 case 语句中,v
与接口类型 Describer
进行了比较。p
实现了 Describer
,因此满足了该 case 语句,于是当程序运行到第 32 行的 findType(p)
时,程序调用了 Describe()
方法。
该程序输出:
unknown type
Naveen R is 25 years old
Go 系列教程 —— 19. 接口(二)
实现接口:指针接受者与值接受者
在接口(一)上的所有示例中,我们都是使用值接受者(Value Receiver)来实现接口的。我们同样可以使用指针接受者(Pointer Receiver)来实现接口。只不过在用指针接受者实现接口时,还有一些细节需要注意。我们通过下面的代码来理解吧。
package main
import "fmt"
type Describer interface {
Describe()
}
type Person struct {
name string
age int
}
func (p Person) Describe() { // 使用值接受者实现
fmt.Printf("%s is %d years old\n", p.name, p.age)
}
type Address struct {
state string
country string
}
func (a *Address) Describe() { // 使用指针接受者实现
fmt.Printf("State %s Country %s", a.state, a.country)
}
func main() {
var d1 Describer
p1 := Person{"Sam", 25}
d1 = p1
d1.Describe()
p2 := Person{"James", 32}
d1 = &p2
d1.Describe()
var d2 Describer
a := Address{"Washington", "USA"}
/* 如果下面一行取消注释会导致编译错误:
cannot use a (type Address) as type Describer
in assignment: Address does not implement
Describer (Describe method has pointer
receiver)
*/
//d2 = a
d2 = &a // 这是合法的
// 因为在第 22 行,Address 类型的指针实现了 Describer 接口
d2.Describe()
}
在上面程序中的第 13 行,结构体 Person
使用值接受者,实现了 Describer
接口。
我们在讨论方法的时候就已经提到过,使用值接受者声明的方法,既可以用值来调用,也能用指针调用。不管是一个值,还是一个可以解引用的指针,调用这样的方法都是合法的。
p1
的类型是 Person
,在第 29 行,p1
赋值给了 d1
。由于 Person
实现了接口变量 d1
,因此在第 30 行,会打印 Sam is 25 years old
。
接下来在第 32 行,d1
又赋值为 &p2
,在第 33 行同样打印输出了 James is 32 years old
。棒棒哒。:)
在 22 行,结构体 Address
使用指针接受者实现了 Describer
接口。
在上面程序里,如果去掉第 45 行的注释,我们会得到编译错误:main.go:42: cannot use a (type Address) as type Describer in assignment: Address does not implement Describer (Describe method has pointer receiver)
。这是因为在第 22 行,我们使用 Address
类型的指针接受者实现了接口 Describer
,而接下来我们试图用 a
来赋值 d2
。然而 a
属于值类型,它并没有实现 Describer
接口。你应该会很惊讶,因为我们曾经学习过,使用指针接受者的方法,无论指针还是值都可以调用它。那么为什么第 45 行的代码就不管用呢?
其原因是:对于使用指针接受者的方法,用一个指针或者一个可取得地址的值来调用都是合法的。但接口中存储的具体值(Concrete Value)并不能取到地址,因此在第 45 行,对于编译器无法自动获取 a
的地址,于是程序报错。
第 47 行就可以成功运行,因为我们将 a
的地址 &a
赋值给了 d2
。
程序的其他部分不言而喻。该程序会打印:
Sam is 25 years old
James is 32 years old
State Washington Country USA
实现多个接口
类型可以实现多个接口。我们看看下面程序是如何做到的。
package main
import (
"fmt"
)
type SalaryCalculator interface {
DisplaySalary()
}
type LeaveCalculator interface {
CalculateLeavesLeft() int
}
type Employee struct {
firstName string
lastName string
basicPay int
pf int
totalLeaves int
leavesTaken int
}
func (e Employee) DisplaySalary() {
fmt.Printf("%s %s has salary $%d", e.firstName, e.lastName, (e.basicPay + e.pf))
}
func (e Employee) CalculateLeavesLeft() int {
return e.totalLeaves - e.leavesTaken
}
func main() {
e := Employee {
firstName: "Naveen",
lastName: "Ramanathan",
basicPay: 5000,
pf: 200,
totalLeaves: 30,
leavesTaken: 5,
}
var s SalaryCalculator = e
s.DisplaySalary()
var l LeaveCalculator = e
fmt.Println("\nLeaves left =", l.CalculateLeavesLeft())
}
上述程序在第 7 行和第 11 行分别声明了两个接口:SalaryCalculator
和 LeaveCalculator
。
第 15 行定义了结构体 Employee
,它在第 24 行实现了 SalaryCalculator
接口的 DisplaySalary
方法,接着在第 28 行又实现了 LeaveCalculator
接口里的 CalculateLeavesLeft
方法。于是 Employee
就实现了 SalaryCalculator
和 LeaveCalculator
两个接口。
第 41 行,我们把 e
赋值给了 SalaryCalculator
类型的接口变量 ,而在 43 行,我们同样把 e
赋值给 LeaveCalculator
类型的接口变量 。由于 e
的类型 Employee
实现了 SalaryCalculator
和 LeaveCalculator
两个接口,因此这是合法的。
该程序会输出:
Naveen Ramanathan has salary $5200
Leaves left = 25
接口的嵌套
尽管 Go 语言没有提供继承机制,但可以通过嵌套其他的接口,创建一个新接口。
我们来看看这如何实现。
package main
import (
"fmt"
)
type SalaryCalculator interface {
DisplaySalary()
}
type LeaveCalculator interface {
CalculateLeavesLeft() int
}
type EmployeeOperations interface {
SalaryCalculator
LeaveCalculator
}
type Employee struct {
firstName string
lastName string
basicPay int
pf int
totalLeaves int
leavesTaken int
}
func (e Employee) DisplaySalary() {
fmt.Printf("%s %s has salary $%d", e.firstName, e.lastName, (e.basicPay + e.pf))
}
func (e Employee) CalculateLeavesLeft() int {
return e.totalLeaves - e.leavesTaken
}
func main() {
e := Employee {
firstName: "Naveen",
lastName: "Ramanathan",
basicPay: 5000,
pf: 200,
totalLeaves: 30,
leavesTaken: 5,
}
var empOp EmployeeOperations = e
empOp.DisplaySalary()
fmt.Println("\nLeaves left =", empOp.CalculateLeavesLeft())
}
在上述程序的第 15 行,我们创建了一个新的接口 EmployeeOperations
,它嵌套了两个接口:SalaryCalculator
和 LeaveCalculator
。
如果一个类型定义了 SalaryCalculator
和 LeaveCalculator
接口里包含的方法,我们就称该类型实现了 EmployeeOperations
接口。
在第 29 行和第 33 行,由于 Employee
结构体定义了 DisplaySalary
和 CalculateLeavesLeft
方法,因此它实现了接口 EmployeeOperations
。
在 46 行,empOp
的类型是 EmployeeOperations
,e
的类型是 Employee
,我们把 empOp
赋值为 e
。接下来的两行,empOp
调用了 DisplaySalary()
和 CalculateLeavesLeft()
方法。
该程序输出:
Naveen Ramanathan has salary $5200
Leaves left = 25
接口的零值
接口的零值是 nil
。对于值为 nil
的接口,其底层值(Underlying Value)和具体类型(Concrete Type)都为 nil
。
package main
import "fmt"
type Describer interface {
Describe()
}
func main() {
var d1 Describer
if d1 == nil {
fmt.Printf("d1 is nil and has type %T value %v\n", d1, d1)
}
}
上面程序里的 d1
等于 nil
,程序会输出:
d1 is nil and has type <nil> value <nil>
对于值为 nil
的接口,由于没有底层值和具体类型,当我们试图调用它的方法时,程序会产生 panic
异常。
package main
type Describer interface {
Describe()
}
func main() {
var d1 Describer
d1.Describe()
}
在上述程序中,d1
等于 nil
,程序产生运行时错误 panic
: panic: runtime error: invalid memory address or nil pointer dereference [signal SIGSEGV: segmentation violation code=0xffffffff addr=0x0 pc=0xc8527]
。
接口的介绍到此结束。祝你愉快。