GO语言-结构体

一、类型别名和自定义类型

1.1 自定义类型

在Go语言中有一些基本的数据类型，如string、整型、浮点型、布尔等数据类型， Go语言中可以使用type关键字来定义自定义类型。

自定义类型是定义了一个全新的类型。我们可以基于内置的基本类型定义，也可以通过struct定义。例如：

//将MyInt定义为int类型
type MyInt int

通过Type关键字的定义，MyInt就是一种新的类型，它具有int的特性。

1.2 类型别名

类型别名是Go1.9版本添加的新功能。

类型别名规定：TypeAlias只是Type的别名，本质上TypeAlias与Type是同一个类型。就像一个孩子小时候有小名、乳名，上学后用学名，英语老师又会给他起英文名，但这些名字都指的是他本人。

type TypeAlias = Type

我们之前见过的rune和byte就是类型别名，他们的定义如下：

type byte = uint8
type rune = int32

1.3 类型定义和类型别名的区别

类型别名与类型定义表面上看只有一个等号的差异，我们通过下面的这段代码来理解它们之间的区别。

//类型定义
type NewInt int

//类型别名
type MyInt = int

func main() {
	var a NewInt
	var b MyInt
	
	fmt.Printf("type of a:%T\n", a) //type of a:main.NewInt
	fmt.Printf("type of b:%T\n", b) //type of b:int
}

结果显示a的类型是main.NewInt，表示main包下定义的NewInt类型。b的类型是int。MyInt类型只会在代码中存在，编译完成时并不会有MyInt类型。

二、结构体

Go语言中的基础数据类型可以表示一些事物的基本属性，但是当我们想表达一个事物的全部或部分属性时，这时候再用单一的基本数据类型明显就无法满足需求了，Go语言提供了一种自定义数据类型，可以封装多个基本数据类型，这种数据类型叫结构体，英文名称struct。 也就是我们可以通过struct来定义自己的类型了。

Go语言中通过struct来实现面向对象。

2.1 结构体的定义

使用type和struct关键字来定义结构体，具体代码格式如下：

type 类型名 struct {
    字段名 字段类型
    字段名 字段类型
    …
}

其中：

• 类型名：标识自定义结构体的名称，在同一个包内不能重复。
• 字段名：表示结构体字段名。结构体中的字段名必须唯一。
• 字段类型：表示结构体字段的具体类型。

举个例子，我们定义一个Person（人）结构体，代码如下：

type person struct {
	name string
	city string
	age  int8
}

同样类型的字段也可以写在一行，

type person1 struct {
	name, city string
	age        int8
}

这样我们就拥有了一个person的自定义类型，它有name、city、age三个字段，分别表示姓名、城市和年龄。这样我们使用这个person结构体就能够很方便的在程序中表示和存储人信息了。

语言内置的基础数据类型是用来描述一个值的，而结构体是用来描述一组值的。比如一个人有名字、年龄和居住城市等，本质上是一种聚合型的数据类型

2.2 结构体实例化

只有当结构体实例化时，才会真正地分配内存。也就是必须实例化后才能使用结构体的字段。

结构体本身也是一种类型，我们可以像声明内置类型一样使用var关键字声明结构体类型。

var 结构体实例 结构体类型

2.2.1 基本实例化

举个例子：

type person struct {
	name string
	city string
	age  int8
}

func main() {
	var p1 person
	p1.name = "沙河娜扎"
	p1.city = "北京"
	p1.age = 18
	fmt.Printf("p1=%v\n", p1)  //p1={沙河娜扎 北京 18}
	fmt.Printf("p1=%#v\n", p1) //p1=main.person{name:"沙河娜扎", city:"北京", age:18}
}

我们通过.来访问结构体的字段（成员变量）,例如p1.name和p1.age等。

2.2.2 匿名结构体

在定义一些临时数据结构等场景下还可以使用匿名结构体。

package main
     
import (
    "fmt"
)
     
func main() {
    var user struct{Name string; Age int}
    user.Name = "小王子"
    user.Age = 18
    fmt.Printf("%#v\n", user)
}

2.2.3 创建指针类型结构体

我们还可以通过使用new关键字对结构体进行实例化，得到的是结构体的地址。 格式如下：

var p2 = new(person)
fmt.Printf("%T\n", p2)     //*main.person
fmt.Printf("p2=%#v\n", p2) //p2=&main.person{name:"", city:"", age:0}

从打印的结果中我们可以看出p2是一个结构体指针。

需要注意的是在Go语言中支持对结构体指针直接使用.来访问结构体的成员。

var p2 = new(person)
p2.name = "小王子"
p2.age = 28
p2.city = "上海"
fmt.Printf("p2=%#v\n", p2) //p2=&main.person{name:"小王子", city:"上海", age:28}

2.2.4 取结构体的地址实例化

使用&对结构体进行取地址操作相当于对该结构体类型进行了一次new实例化操作。

p3 := &person{}
fmt.Printf("%T\n", p3)     //*main.person
fmt.Printf("p3=%#v\n", p3) //p3=&main.person{name:"", city:"", age:0}
p3.name = "七米"
p3.age = 30
p3.city = "成都"
fmt.Printf("p3=%#v\n", p3) //p3=&main.person{name:"七米", city:"成都", age:30}

p3.name = "七米"其实在底层是(*p3).name = "七米"，这是Go语言帮我们实现的语法糖。

2.3 结构体初始化

没有初始化的结构体，其成员变量都是对应其类型的零值。

type person struct {
	name string
	city string
	age  int8
}

func main() {
	var p4 person
	fmt.Printf("p4=%#v\n", p4) //p4=main.person{name:"", city:"", age:0}
}

2.3.1 使用键值对初始化

使用键值对对结构体进行初始化时，键对应结构体的字段，值对应该字段的初始值。

p5 := person{
	name: "小王子",
	city: "北京",
	age:  18,
}
fmt.Printf("p5=%#v\n", p5) //p5=main.person{name:"小王子", city:"北京", age:18}

也可以对结构体指针进行键值对初始化，例如：

p6 := &person{
	name: "小王子",
	city: "北京",
	age:  18,
}
fmt.Printf("p6=%#v\n", p6) //p6=&main.person{name:"小王子", city:"北京", age:18}

当某些字段没有初始值的时候，该字段可以不写。此时，没有指定初始值的字段的值就是该字段类型的零值。

p7 := &person{
	city: "北京",
}
fmt.Printf("p7=%#v\n", p7) //p7=&main.person{name:"", city:"北京", age:0}

2.3.2 使用值的列表初始化

初始化结构体的时候可以简写，也就是初始化的时候不写键，直接写值：

p8 := &person{
	"沙河娜扎",
	"北京",
	28,
}
fmt.Printf("p8=%#v\n", p8) //p8=&main.person{name:"沙河娜扎", city:"北京", age:28}

使用这种格式初始化时，需要注意：

1. 必须初始化结构体的所有字段。
2. 初始值的填充顺序必须与字段在结构体中的声明顺序一致。
3. 该方式不能和键值初始化方式混用。

2.4 结构体内存布局

结构体占用一块连续的内存。

type test struct {
	a int8
	b int8
	c int8
	d int8
}
n := test{
	1, 2, 3, 4,
}
fmt.Printf("n.a %p\n", &n.a)
fmt.Printf("n.b %p\n", &n.b)
fmt.Printf("n.c %p\n", &n.c)
fmt.Printf("n.d %p\n", &n.d)

输出：

n.a 0xc0000a0060
n.b 0xc0000a0061
n.c 0xc0000a0062
n.d 0xc0000a0063

 【知识点】关于Go语言中的内存对齐推荐阅读:在 Go 中恰到好处的内存对齐

2.5 拓展题

请问下面代码的执行结果是什么？

type student struct {
	name string
	age  int
}

func main() {
	m := make(map[string]*student)
	stus := []student{
		{name: "小王子", age: 18},
		{name: "娜扎", age: 23},
		{name: "大王八", age: 9000},
	}

	for _, stu := range stus {
		m[stu.name] = &stu
	}
	for k, v := range m {
		fmt.Println(k, "=>", v.name)
	}
}

2.6 构造函数

Go语言的结构体没有构造函数，我们可以自己实现。 例如，下方的代码就实现了一个person的构造函数。 因为struct是值类型，如果结构体比较复杂的话，值拷贝性能开销会比较大，所以该构造函数返回的是结构体指针类型。

func newPerson(name, city string, age int8) *person {
	return &person{
		name: name,
		city: city,
		age:  age,
	}
}

调用构造函数

p9 := newPerson("张三", "沙河", 90)
fmt.Printf("%#v\n", p9) //&main.person{name:"张三", city:"沙河", age:90}

2.7 方法和接收者

Go语言中的方法（Method）是一种作用于特定类型变量的函数。这种特定类型变量叫做接收者（Receiver）。接收者的概念就类似于其他语言中的this或者 self。

方法的定义格式如下：

func (接收者变量 接收者类型) 方法名(参数列表) (返回参数) {
    函数体
}

其中，

• 接收者变量：接收者中的参数变量名在命名时，官方建议使用接收者类型名的第一个小写字母，而不是self、this之类的命名。例如，Person类型的接收者变量应该命名为 p，Connector类型的接收者变量应该命名为c等。
• 接收者类型：接收者类型和参数类似，可以是指针类型和非指针类型。
• 方法名、参数列表、返回参数：具体格式与函数定义相同。

举个例子：

//Person 结构体
type Person struct {
	name string
	age  int8
}

//NewPerson 构造函数
func NewPerson(name string, age int8) *Person {
	return &Person{
		name: name,
		age:  age,
	}
}

//Dream Person做梦的方法
func (p Person) Dream() {
	fmt.Printf("%s的梦想是学好Go语言！\n", p.name)
}

func main() {
	p1 := NewPerson("小王子", 25)
	p1.Dream()
}

方法与函数的区别是，函数不属于任何类型，方法属于特定的类型。

2.7.1 指针类型的接收者

指针类型的接收者由一个结构体的指针组成，由于指针的特性，调用方法时修改接收者指针的任意成员变量，在方法结束后，修改都是有效的。这种方式就十分接近于其他语言中面向对象中的this或者self。 例如我们为Person添加一个SetAge方法，来修改实例变量的年龄。

// SetAge 设置p的年龄
// 使用指针接收者
func (p *Person) SetAge(newAge int8) {
	p.age = newAge
}

调用该方法：

func main() {
	p1 := NewPerson("小王子", 25)
	fmt.Println(p1.age) // 25
	p1.SetAge(30)
	fmt.Println(p1.age) // 30
}

2.7.2 值类型的接收者

当方法作用于值类型接收者时，Go语言会在代码运行时将接收者的值复制一份。在值类型接收者的方法中可以获取接收者的成员值，但修改操作只是针对副本，无法修改接收者变量本身。

// SetAge2 设置p的年龄
// 使用值接收者
func (p Person) SetAge2(newAge int8) {
	p.age = newAge
}

func main() {
	p1 := NewPerson("小王子", 25)
	p1.Dream()
	fmt.Println(p1.age) // 25
	p1.SetAge2(30) // (*p1).SetAge2(30)
	fmt.Println(p1.age) // 25
}

2.7.3 什么时候应该使用指针类型接收者

1. 需要修改接收者中的值
2. 接收者是拷贝代价比较大的大对象
3. 保证一致性，如果有某个方法使用了指针接收者，那么其他的方法也应该使用指针接收者。

2.8 任意类型添加方法

在Go语言中，接收者的类型可以是任何类型，不仅仅是结构体，任何类型都可以拥有方法。 举个例子，我们基于内置的int类型使用type关键字可以定义新的自定义类型，然后为我们的自定义类型添加方法。

//MyInt 将int定义为自定义MyInt类型
type MyInt int

//SayHello 为MyInt添加一个SayHello的方法
func (m MyInt) SayHello() {
	fmt.Println("Hello, 我是一个int。")
}
func main() {
	var m1 MyInt
	m1.SayHello() //Hello, 我是一个int。
	m1 = 100
	fmt.Printf("%#v  %T\n", m1, m1) //100  main.MyInt
}

注意事项： 非本地类型不能定义方法，也就是说我们不能给别的包的类型定义方法。

2.9 结构体的匿名字段

结构体允许其成员字段在声明时没有字段名而只有类型，这种没有名字的字段就称为匿名字段。

//Person 结构体Person类型
type Person struct {
	string
	int
}

func main() {
	p1 := Person{
		"小王子",
		18,
	}
	fmt.Printf("%#v\n", p1)        //main.Person{string:"北京", int:18}
	fmt.Println(p1.string, p1.int) //北京 18
}

匿名字段默认采用类型名作为字段名，结构体要求字段名称必须唯一，因此一个结构体中同种类型的匿名字段只能有一个。

2.10 嵌套结构体

一个结构体中可以嵌套包含另一个结构体或结构体指针。

//Address 地址结构体
type Address struct {
	Province string
	City     string
}

//User 用户结构体
type User struct {
	Name    string
	Gender  string
	Address Address
}

func main() {
	user1 := User{
		Name:   "小王子",
		Gender: "男",
		Address: Address{
			Province: "山东",
			City:     "威海",
		},
	}
	fmt.Printf("user1=%#v\n", user1)//user1=main.User{Name:"小王子", Gender:"男", Address:main.Address{Province:"山东", City:"威海"}}
}

2.10.1 嵌套匿名结构体

//Address 地址结构体
type Address struct {
	Province string
	City     string
}

//User 用户结构体
type User struct {
	Name    string
	Gender  string
	Address //匿名结构体
}

func main() {
	var user2 User
	user2.Name = "小王子"
	user2.Gender = "男"
	user2.Address.Province = "山东"    //通过匿名结构体.字段名访问
	user2.City = "威海"                //直接访问匿名结构体的字段名
	fmt.Printf("user2=%#v\n", user2) //user2=main.User{Name:"小王子", Gender:"男", Address:main.Address{Province:"山东", City:"威海"}}
}

当访问结构体成员时会先在结构体中查找该字段，找不到再去匿名结构体中查找。

2.10.2 嵌套结构体的字段名冲突

嵌套结构体内部可能存在相同的字段名。这个时候为了避免歧义需要指定具体的内嵌结构体的字段。

//Address 地址结构体
type Address struct {
	Province   string
	City       string
	CreateTime string
}

//Email 邮箱结构体
type Email struct {
	Account    string
	CreateTime string
}

//User 用户结构体
type User struct {
	Name   string
	Gender string
	Address
	Email
}

func main() {
	var user3 User
	user3.Name = "沙河娜扎"
	user3.Gender = "男"
	// user3.CreateTime = "2019" //ambiguous selector user3.CreateTime
	user3.Address.CreateTime = "2000" //指定Address结构体中的CreateTime
	user3.Email.CreateTime = "2000"   //指定Email结构体中的CreateTime
}

2.11 结构体的“继承”

Go语言中使用结构体也可以实现其他编程语言中面向对象的继承。

package main

import "fmt"

//结构体模拟其他语言中的继承
type animal struct {
	name string
}

//给animal实现一个移动的方法
func (a animal) move() {
	fmt.Printf("%s会动!\n", a.name)
}

//狗类
type dog struct {
	feet   uint8
	animal //通过嵌套匿名结构体实现继承,相当于写了  animal animal
}

//给狗实现一个wang()方法
func (d dog) wang() {
	fmt.Printf("%s会汪汪汪~", d.name)
}
func main() {
	d1 := dog{
		feet:   4,
		animal: animal{name: "乐乐"}, //初始化结构体
	}
	fmt.Println(d1)
	d1.wang()
	d1.move()
}

2.12 结构体字段的可见性

结构体中字段大写开头表示可公开访问，小写表示私有（仅在定义当前结构体的包中可访问）。

2.13 结构体与JSON序列化

JSON(JavaScript Object Notation) 是一种轻量级的数据交换格式。易于人阅读和编写。同时也易于机器解析和生成。JSON键值对是用来保存JS对象的一种方式，键/值对组合中的键名写在前面并用双引号""包裹，使用冒号:分隔，然后紧接着值;多个键值之间使用英文,分隔。

package main

import (
	"encoding/json"
	"fmt"
)

//结构体和指针
type person struct {
	Name string `json:"name"`
	Age  int    `json:"age"`
}

func main() {
	p1 := person{
		Name: "lixiang",
		Age:  23,
	}
	//序列化
	b, err := json.Marshal(p1)
	if err != nil {
		fmt.Printf("marshal failed,err:%v", err)
		return
	}
	fmt.Printf("%#v\n", string(b))
	//反序列化
	str := `{"name":"lixiang","age":23}`
	var p2 person
	json.Unmarshal([]byte(str), &p2)
	fmt.Printf("%#v", p2)
}

2.14 结构体标签（Tag）

Tag是结构体的元信息，可以在运行的时候通过反射的机制读取出来。 Tag在结构体字段的后方定义，由一对反引号包裹起来，具体的格式如下：

`key1:"value1" key2:"value2"`

结构体标签由一个或多个键值对组成。键与值使用冒号分隔，值用双引号括起来。键值对之间使用一个空格分隔。

注意事项： 为结构体编写Tag时，必须严格遵守键值对的规则。结构体标签的解析代码的容错能力很差，一旦格式写错，编译和运行时都不会提示任何错误，通过反射也无法正确取值。例如不要在key和value之间添加空格。

例如我们为Student结构体的每个字段定义json序列化时使用的Tag：

//Student 学生
type Student struct {
	ID     int    `json:"id"` //通过指定tag实现json序列化该字段时的key
	Gender string //json序列化是默认使用字段名作为key
	name   string //私有不能被json包访问
}

func main() {
	s1 := Student{
		ID:     1,
		Gender: "男",
		name:   "沙河娜扎",
	}
	data, err := json.Marshal(s1)
	if err != nil {
		fmt.Println("json marshal failed!")
		return
	}
	fmt.Printf("json str:%s\n", data) //json str:{"id":1,"Gender":"男"}
}