「Go语言学习笔记三」- Golang 语法入门

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欢迎来到 Go 编程语言指南。本指南涵盖了该语言的大部分重要特性 Go 语言的交互式简介，它分为三节。第一节覆盖了基本语法及数据结构，第二节讨论了方法与接口，第三节则简单介绍了 Go 的并发原语。每节末尾都有几个练习，你可以对自己的所学进行实践。你可以在线学习 (opens new window) 或安装到本地。

# Go基础语法

# 包、变量和函数

# 1.包

每个 Go 程序都是由包组成的。
程序运行的入口是包 main。
这个程序使用并导入了包 "fmt" 和 "math/rand" 。
按照惯例，包名与导入路径的最后一个目录一致。例如，"math/rand" 包由 package rand 语句开始。

注意：这个程序的运行环境是确定性的，因此 rand.Intn每次都会返回相同的数字。（为了得到不同的随机数，需要提供一个随机数种子，参阅 rand.Seed。）

package main

import (
    "fmt"
    "math/rand"
)

func main() {
    fmt.Println("My favorite number is", rand.Intn(10))
}

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结果

My favorite number is 1

# 2.导入

这个代码用圆括号组合了导入，这是“打包”导入语句。
同样可以编写多个导入语句，例如：

import "fmt"
import "math"

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2

不过使用打包的导入语句是更好的形式。

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

func main() {
    fmt.Printf("Now you have %g problems.", math.Sqrt(7))
}

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结果

Now you have 2.6457513110645907 problems.

# 3.导出名

在 Go 中，首字母大写的名称是被导出的。
在导入包之后，你只能访问包所导出的名字，任何未导出的名字是不能被包外的代码访问的。
Foo 和 FOO 都是被导出的名称。名称 foo是不会被导出的。执行代码，注意编译器报的错误。然后将 math.pi改名为 math.Pi再试着执行一下。

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

func main() {
    fmt.Println(math.pi)
}

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结果

tmp/sandbox583763709/main.go:9: cannot refer to unexported name math.pi
tmp/sandbox583763709/main.go:9: undefined: math.pi

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2

# 4.函数

函数可以没有参数或接受多个参数。
在这个例子中， add接受两个 int类型的参数。
注意类型在变量名之后。（参考这篇关于 Go 语法定义 (opens new window) 的文章了解类型以这种形式出现的原因。）

package main

import "fmt"

func add(x int, y int) int {
    return x + y
}

func main() {
    fmt.Println(add(42, 13))
}

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结果

# 5.函数（续）

当两个或多个连续的函数命名参数是同一类型，则除了最后一个类型之外，其他都可以省略。
在这个例子中，x int, y int 被缩写为 x, y int

package main

import "fmt"

func add(x, y int) int {
    return x + y
}

func main() {
    fmt.Println(add(42, 13))
}

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结果

# 6.多值返回

函数可以返回任意数量的返回值。
swap函数返回了两个字符串。

package main

import "fmt"

func swap(x, y string) (string, string) {
    return y, x
}

func main() {
    a, b := swap("hello", "world")
    fmt.Println(a, b)
}

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结果

world hello

# 7.命名返回值

Go 的返回值可以被命名，并且就像在函数体开头声明的变量那样使用。
返回值的名称应当具有一定的意义，可以作为文档使用。
没有参数的 return语句返回各个返回变量的当前值。这种用法被称作“裸”返回。
直接返回语句仅应当用在像下面这样的短函数中。在长的函数中它们会影响代码的可读性。

package main

import "fmt"

func split(sum int) (x, y int) {
    x = sum * 4 / 9
    y = sum - x
    return
}

func main() {
    fmt.Println(split(17))
}

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结果

7 10

# 8.变量

var 语句定义了一个变量的列表；跟函数的参数列表一样，类型在后面。
就像在这个例子中看到的一样， var 语句可以定义在包或函数级别。

package main

import "fmt"

var c, python, java bool

func main() {
    var i int
    fmt.Println(i, c, python, java)
}

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结果

0 false false false

# 9.初始化变量

变量定义可以包含初始值，每个变量对应一个。
如果初始化是使用表达式，则可以省略类型；变量从初始值中获得类型。

package main

import "fmt"

var i, j int = 1, 2

func main() {
    var c, python, java = true, false, "no!"
    fmt.Println(i, j, c, python, java)
}

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结果

1 2 true false no!

# 10.短声明变量

在函数中， := 简洁赋值语句在明确类型的地方，可以用于替代 var 定义。
函数外的每个语句都必须以关键字开始（ var、 func、等等）， := 结构不能使用在函数外

package main

import "fmt"

func main() {
    var i, j int = 1, 2
    k := 3
    c, python, java := true, false, "no!"

    fmt.Println(i, j, k, c, python, java)
}

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结果

1 2 3 true false no!

# 11.基本类型

Go 的基本类型有Basic types

bool
string
int int8 int16 int32 int64
uint uint8 uint16 uint32 uint64 uintptr
byte // uint8 的别名
rune // int32 的别名
// 代表一个Unicode码
float32 float64
complex64 complex128

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这个例子演示了具有不同类型的变量。同时与导入语句一样，变量的定义“打包”在一个语法块中。 int，uint 和 uintptr类型在32位的系统上一般是32位，而在64位系统上是64位。当你需要使用一个整数类型时，你应该首选 int，仅当有特别的理由才使用定长整数类型或者无符号整数类型。

package main

import (
    "fmt"
    "math/cmplx"
)

var (
    ToBe   bool       = false
    MaxInt uint64     = 1<<64 - 1
    z      complex128 = cmplx.Sqrt(-5 + 12i)
)

func main() {
    const f = "%T(%v)\n"
    fmt.Printf(f, ToBe, ToBe)
    fmt.Printf(f, MaxInt, MaxInt)
    fmt.Printf(f, z, z)
}

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结果

bool(false)
uint64(18446744073709551615)
complex128((2+3i))

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# 12.类型转换

表达式 T(v)将值 v 转换为类型 T 。
一些关于数值的转换：

var i int = 42
var f float64 = float64(i)
var u uint = uint(f)

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或者，更加简单的形式：

i := 42
f := float64(i)
u := uint(f)

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与 C 不同的是 Go 的在不同类型之间的项目赋值时需要显式转换。试着移除例子中 float64 或 int 的转换看看会发生什么。

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

func main() {
    var x, y int = 3, 4
    var f float64 = math.Sqrt(float64(x*x + y*y))
    var z uint = uint(f)
    fmt.Println(x, y, z)
}

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结果

3 4 5

# 13.零值

变量在定义时没有明确的初始化时会赋值为零值。
零值是：
- 数值类型为 0，
- 布尔类型为 false ，
- 字符串为 ""（空字符串）。

package main

import "fmt"

func main() {
    var i int
    var f float64
    var b bool
    var s string
    fmt.Printf("%v %v %v %q\n", i, f, b, s)
}

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结果

0 0 false ""

# 14.类型推导

在定义一个变量却并不显式指定其类型时（使用 :=语法或者 var =表达式语法），变量的类型由（等号）右侧的值推导得出。
当右值定义了类型时，新变量的类型与其相同：

    var i int
    j := i // j 也是一个 int

1
2

但是当右边包含了未指名类型的数字常量时，新的变量就可能是 int、 float64或 complex128。这取决于常量的精度：

    i := 42 // int
    f := 3.142 // float64
    g := 0.867 + 0.5i // complex128

1
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3

尝试修改演示代码中 v的初始值，并观察这是如何影响其类型的。

package main

import "fmt"

func main() {
    v := 42 // change me!
    fmt.Printf("v is of type %T\n", v)
}

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结果

v is of type int

# 15.常量

常量的定义与变量类似，只能使用 const 关键字。
常量可以是字符、字符串、布尔或数字类型的值。
常量不能使用 := 语法定义。

package main

import "fmt"

const Pi = 3.14

func main() {
    const World = "世界"
    fmt.Println("Hello", World)
    fmt.Println("Happy", Pi, "Day")

    const Truth = true
    fmt.Println("Go rules?", Truth)
}

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结果

Hello 世界
Happy 3.14 Day
Go rules? true

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3

# 16.数值常量

数值常量是高精度的值。
一个未指定类型的常量由上下文来决定其类型。
也尝试一下输出needInt(Big)吧。（int可以存放最大64位的整数，根据平台不同有时会更少。）

package main

import "fmt"

const (
    Big   = 1 << 100
    Small = Big >> 99
)

func needInt(x int) int { return x*10 + 1 }
func needFloat(x float64) float64 {
    return x * 0.1
}

func main() {
    fmt.Println(needInt(Small))
    fmt.Println(needFloat(Small))
    fmt.Println(needFloat(Big))
}

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结果

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0.2
1.2676506002282295e+29

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# 流程控制语句：for、if、else 、switch 和 defer

# 1.for

Go 只有一种循环结构—— for循环。
基本的 for循环包含三个由分号分开的组成部分：
- 初始化语句：在第一次循环执行前被执行
- 循环条件表达式：每轮迭代开始前被求值
- 后置语句：每轮迭代后被执行
初始化语句一般是一个短变量声明，这里声明的变量仅在整个 for循环语句可见。
如果条件表达式的值变为 false，那么迭代将终止。

注意：不像 C，Java，或者 Javascript 等其他语言，for语句的三个组成部分并不需要用括号括起来，但循环体必须用 { }括起来。

package main

import "fmt"

func main() {
    sum := 0
    for i := 0; i < 10; i++ {
        sum += i
    }
    fmt.Println(sum)
}

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结果

# 2.for（续）

循环初始化语句和后置语句都是可选的。

package main

import "fmt"

func main() {
    sum := 1
    for ; sum < 1000; {
        sum += sum
    }
    fmt.Println(sum)
}

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结果

# 3.for 是 Go 的 “while”

基于此可以省略分号：C 的 while在 Go 中叫做 for。

package main

import "fmt"

func main() {
    sum := 1
    for sum < 1000 {
        sum += sum
    }
    fmt.Println(sum)
}

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结果

# 4.无限循环

如果省略循环条件，该循环就不会结束，因此无限循环可以写得很紧凑。

package main

func main() {
    for {
    }
}

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结果

process took too long

# 5.if

就像 for循环一样，Go 的 if语句也不要求用 ( )将条件括起来，同时， { }还是必须有的

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

func sqrt(x float64) string {
    if x < 0 {
        return sqrt(-x) + "i"
    }
    return fmt.Sprint(math.Sqrt(x))
}

func main() {
    fmt.Println(sqrt(2), sqrt(-4))
}

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结果

1.4142135623730951 2i

# 6.if 的便捷语句

跟 for一样， if语句可以在条件之前执行一个简单语句。
由这个语句定义的变量的作用域仅在 if范围之内。（在最后的 return语句处使用 v看看。）

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

func pow(x, n, lim float64) float64 {
    if v := math.Pow(x, n); v < lim {
        return v
    }
    return lim
}

func main() {
    fmt.Println(
        pow(3, 2, 10),
        pow(3, 3, 20),
    )
}

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结果

9 20

# 7.if 和 else

在 if的便捷语句定义的变量同样可以在任何对应的 else块中使用。（提示：两个 pow调用都在 main调用 fmt.Println前执行完毕了。）

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

func pow(x, n, lim float64) float64 {
    if v := math.Pow(x, n); v < lim {
        return v
    } else {
        fmt.Printf("%g >= %g\n", v, lim)
    }
    // 这里开始就不能使用 v 了
    return lim
}

func main() {
    fmt.Println(
        pow(3, 2, 10),
        pow(3, 3, 20),
    )
}

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22
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结果

27 >= 20
9 20

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2

# 8.switch

你可能已经知道 switch语句会长什么样了。
除非以 fallthrough 语句结束，否则分支会自动终止

package main

import (
    "fmt"
    "runtime"
)

func main() {
    fmt.Print("Go runs on ")
    switch os := runtime.GOOS; os {
    case "darwin":
        fmt.Println("OS X.")
    case "linux":
        fmt.Println("Linux.")
    default:
        // freebsd, openbsd,
        // plan9, windows...
        fmt.Printf("%s.", os)
    }
}

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结果

Go runs on nacl.

# 9.switch 的执行顺序

switch 的条件从上到下的执行，当匹配成功的时候停止。（例如， switch i {case 0:case f():} 当 i==0 时不会调用 f 。）

注意：Go playground 中的时间总是从 2009-11-10 23:00:00 UTC 开始，如何校验这个值作为一个练习留给读者完成。

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    fmt.Println("When's Saturday?")
    today := time.Now().Weekday()
    switch time.Saturday {
    case today + 0:
        fmt.Println("Today.")
    case today + 1:
        fmt.Println("Tomorrow.")
    case today + 2:
        fmt.Println("In two days.")
    default:
        fmt.Println("Too far away.")
    }
}

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结果

When's Saturday?
Too far away.

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2

# 9.没有条件的 switch

没有条件的 switch 同 switch true一样。
这一构造使得可以用更清晰的形式来编写长的 if-then-else 链。

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    t := time.Now()
    switch {
    case t.Hour() < 12:
        fmt.Println("Good morning!")
    case t.Hour() < 17:
        fmt.Println("Good afternoon.")
    default:
        fmt.Println("Good evening.")
    }
}

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结果

Good evening.

# 10.defer

defer 语句会延迟函数的执行直到上层函数返回。
延迟调用的参数会立刻生成，但是在上层函数返回前函数都不会被调用。

package main

import "fmt"

func main() {
    defer fmt.Println("world")

    fmt.Println("hello")
}

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结果

hello
world

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2

# 11.defer 栈

延迟的函数调用被压入一个栈中。当函数返回时，会按照后进先出的顺序调用被延迟的函数调用。
阅读博文 (opens new window)了解更多关于 defer 语句的信息。

package main

import "fmt"

func main() {
    fmt.Println("counting")

    for i := 0; i < 10; i++ {
        defer fmt.Println(i)
    }

    fmt.Println("done")
}

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结果

counting
done
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2
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0

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# 复杂类型： struct、slice 和 map。

学习如何基于已有类型定义新的类型：本课涵盖了结构体、数组、slice 和 map。

# 1.指针

Go 具有指针。指针保存了变量的内存地址。
类型 *T是指向类型 T的值的指针。其零值是 nil。

var p *int

&符号会生成一个指向其作用对象的指针。

i := 42
p = &i

1
2

*符号表示指针指向的底层的值。

fmt.Println(*p) // 通过指针 p 读取 i
*p = 21 // 通过指针 p 设置 i

1
2

这也就是通常所说的“间接引用”或“非直接引用”。 与 C 不同，Go 没有指针运算。

package main

import "fmt"

func main() {
    i, j := 42, 2701

    p := &i         // point to i
    fmt.Println(*p) // read i through the pointer
    *p = 21         // set i through the pointer
    fmt.Println(i)  // see the new value of i

    p = &j         // point to j
    *p = *p / 37   // divide j through the pointer
    fmt.Println(j) // see the new value of j
}

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结果

42
21
73

1
2
3

# 2.结构体

一个结构体（ struct）就是一个字段的集合。（而 type的含义跟其字面意思相符。

package main

import "fmt"

type Vertex struct {
    X int
    Y int
}

func main() {
    fmt.Println(Vertex{1, 2})
}

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结果

{1 2}

# 3.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)
}

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结果

# 4.结构体指针

结构体字段可以通过结构体指针来访问。
通过指针间接的访问是透明的。（透明，即指可以看到结构体指针指向的内容。）

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)
}

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结果

{1000000000 2}

# 5.结构体文法

结构体文法表示通过结构体字段的值作为列表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}  // 类型为 Vertex
    v2 = Vertex{X: 1}  // Y:0 被省略
    v3 = Vertex{}      // X:0 和 Y:0
    p  = &Vertex{1, 2} // 类型为 *Vertex
)

func main() {
    fmt.Println(v1, p, v2, v3)
}

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结果

{1 2} &{1 2} {1 0} {0 0}

结构体扩展阅读:Go web编程：struct (opens new window)

# 6.数组

类型 [n]T是一个有 n个类型为 T的值的数组。
表达式

var a [10]int

定义变量 a是一个有十个整数的数组。

数组的长度是其类型的一部分，因此数组不能改变大小。这看起来是一个制约，但是请不要担心； 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])
    fmt.Println(a)
}

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结果

Hello World
[Hello World]

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# 7.slice(切片)

一个 slice 会指向一个序列的值，并且包含了长度信息。
[]T是一个元素类型为 T的 slice。
len(s)返回 slice s 的长度。
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。

package main

import "fmt"

func main() {
    s := []int{2, 3, 5, 7, 11, 13}
    fmt.Println("s ==", s)

    for i := 0; i < len(s); i++ {
        fmt.Printf("s[%d] == %d\n", i, s[i])
    }
}

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结果

s == [2 3 5 7 11 13]
s[0] == 2
s[1] == 3
s[2] == 5
s[3] == 7
s[4] == 11
s[5] == 13

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# 8.slice 的 slice

slice 可以包含任意的类型，包括另一个 slice。

package main

import (
    "fmt"
    "strings"
)

func main() {
    // Create a tic-tac-toe board.
    game := [][]string{
        []string{"_", "_", "_"},
        []string{"_", "_", "_"},
        []string{"_", "_", "_"},
    }

    // The players take turns.
    game[0][0] = "X"
    game[2][2] = "O"
    game[2][0] = "X"
    game[1][0] = "O"
    game[0][2] = "X"

    printBoard(game)
}

func printBoard(s [][]string) {
    for i := 0; i < len(s); i++ {
        fmt.Printf("%s\n", strings.Join(s[i], " "))
    }
}

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结果

X _ X
O _ _
X _ O

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# 9.对 slice 切片

slice 可以重新切片，创建一个新的 slice 值指向相同的数组。
表达式

s[lo:hi]

表示从 lo到 hi-1 的 slice 元素，含前端，不包含后端。因此

s[lo:lo]

是空的，而

s[lo:lo+1]

有一个元素。

package main

import "fmt"

func main() {
    s := []int{2, 3, 5, 7, 11, 13}
    fmt.Println("s ==", s)
    fmt.Println("s[1:4] ==", s[1:4])

    // 省略下标代表从 0 开始
    fmt.Println("s[:3] ==", s[:3])

    // 省略上标代表到 len(s) 结束
    fmt.Println("s[4:] ==", s[4:])
}

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结果

s == [2 3 5 7 11 13]
s[1:4] == [3 5 7]
s[:3] == [2 3 5]
s[4:] == [11 13]

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# 10.构造 slice

slice 由函数make创建。这会分配一个全是零值的数组并且返回一个 slice 指向这个数组

a := make([]int, 5) // len(a)=5

为了指定容量，可传递第三个参数到 make：

    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

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package main

import "fmt"

func main() {
    a := make([]int, 5)
    printSlice("a", a)
    b := make([]int, 0, 5)
    printSlice("b", b)
    c := b[:2]
    printSlice("c", c)
    d := c[2:5]
    printSlice("d", d)
}

func printSlice(s string, x []int) {
    fmt.Printf("%s len=%d cap=%d %v\n",
        s, len(x), cap(x), x)
}

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结果

a len=5 cap=5 [0 0 0 0 0]
b len=0 cap=5 []
c len=2 cap=5 [0 0]
d len=3 cap=3 [0 0 0]

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# 11.nil slice

slice 的零值是 nil 。
一个 nil 的 slice 的长度和容量是 0。

package main

import "fmt"

func main() {
    var z []int
    fmt.Println(z, len(z), cap(z))
    if z == nil {
        fmt.Println("nil!")
    }
}

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结果

[] 0 0
nil!

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# 12.向 slice 添加元素

向 slice 的末尾添加元素是一种常见的操作，因此 Go 提供了一个内建函数 append。内建函数的文档对 append有详细介绍。

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 slice ，其余类型为 T的值将会附加到该 slice 的末尾。
append的结果是一个包含原 slice 所有元素加上新添加的元素的 slice。
如果 s的底层数组太小，而不能容纳所有值时，会分配一个更大的数组。返回的 slice 会指向这个新分配的数组。（了解更多关于 slice 的内容，参阅文章Go 切片：用法和本质 (opens new window)。）

package main

import "fmt"

func main() {
    var a []int
    printSlice("a", a)

    // append works on nil slices.
    a = append(a, 0)
    printSlice("a", a)

    // the slice grows as needed.
    a = append(a, 1)
    printSlice("a", a)

    // we can add more than one element at a time.
    a = append(a, 2, 3, 4)
    printSlice("a", a)
}

func printSlice(s string, x []int) {
    fmt.Printf("%s len=%d cap=%d %v\n",
        s, len(x), cap(x), x)
}

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结果

a len=0 cap=0 []
a len=1 cap=2 [0]
a len=2 cap=2 [0 1]
a len=5 cap=8 [0 1 2 3 4]

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# 13.range

for循环的 range格式可以对 slice 或者 map 进行迭代循环。
当使用 for循环遍历一个 slice 时，每次迭代 range将返回两个值。第一个是当前下标（序号），第二个是该下标所对应元素的一个拷贝。

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)
    }
}

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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

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# 14.range（续）

可以通过赋值给 _来忽略序号和值。如果只需要索引值，去掉 “ , value ” 的部分即可。

package main

import "fmt"

func main() {
    pow := make([]int, 10)
    for i := range pow {
        pow[i] = 1 << uint(i)
    }
    for _, value := range pow {
        fmt.Printf("%d\n", value)
    }
}

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# 15.map

map 映射键到值。 map 在使用之前必须用 make来创建；值为 nil的 map 是空的，并且不能对其赋值。

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"])
}

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结果

{40.68433 -74.39967}

# 16.map 的文法

map 的文法跟结构体文法相似，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)
}

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结果

map[Bell Labs:{40.68433 -74.39967} Google:{37.42202 -122.08408}]

# 17.map 的文法（续）

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)
}

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结果

map[Bell Labs:{40.68433 -74.39967} Google:{37.42202 -122.08408}]

# 18.修改 map

在 map m中插入或修改一个元素： m[key] = elem 获得元素： elem = m[key] 删除元素： delete(m, key) 通过双赋值检测某个键存在： elem, ok = m[key] 如果 key在 m中， ok为 true。否则， ok为 false，并且 elem是 map 的元素类型的零值。同样的，当从 map 中读取某个不存在的键时，结果是 map 的元素类型的零值。

package main

import "fmt"

func main() {
    m := make(map[string]int)

    m["Answer"] = 42
    fmt.Println("The value:", m["Answer"])

    m["Answer"] = 48
    fmt.Println("The value:", m["Answer"])

    delete(m, "Answer")
    fmt.Println("The value:", m["Answer"])

    v, ok := m["Answer"]
    fmt.Println("The value:", v, "Present?", ok)
}

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结果

The value: 42
The value: 48
The value: 0
The value: 0 Present? false

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# 19.函数值

函数也是值。他们可以像其他值一样传递，比如，函数值可以作为函数的参数或者返回值。

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

func compute(fn func(float64, float64) float64) float64 {
    return fn(3, 4)
}

func main() {
    hypot := func(x, y float64) float64 {
        return math.Sqrt(x*x + y*y)
    }
    fmt.Println(hypot(5, 12))

    fmt.Println(compute(hypot))
    fmt.Println(compute(math.Pow))
}

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结果

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# 20.函数的闭包

Go 函数可以是一个闭包。闭包是一个函数值，它引用了函数体之外的变量。这个函数可以对这个引用的变量进行访问和赋值；换句话说这个函数被“绑定”在这个变量上。例如，函数 adder返回一个闭包。每个返回的闭包都被绑定到其各自的sum变量上。

package main

import "fmt"

func adder() func(int) int {
    sum := 0
    return func(x int) int {
        sum += x
        return sum
    }
}

func main() {
    pos, neg := adder(), adder()
    for i := 0; i < 10; i++ {
        fmt.Println(
            pos(i),
            neg(-2*i),
        )
    }
}

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结果

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# 方法和接口

学习如何为类型定义方法；如何定义接口；可以用它们来定义对象和其行为。

# 1.方法

Go 没有类。然而，仍然可以在结构体类型上定义方法。方法接收者出现在 func关键字和方法名之间的参数中。

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())
}

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结果：

# 2.方法（续）

你可以对包中的任意类型定义任意方法，而不仅仅是针对结构体。但是，不能对来自其他包的类型或基础类型定义方法。

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())
}

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结果：

1.4142135623730951

# 3.接收者为指针的方法

方法可以与命名类型或命名类型的指针关联。刚刚看到的两个 Abs方法。一个是在Vertex指针类型上，而另一个在 MyFloat值类型上。有两个原因需要使用指针接收者。首先避免在每个方法调用中拷贝值（如果值类型是大的结构体的话会更有效率）。其次，方法可以修改接收者指向的值。尝试修改 Abs的定义，同时 Scale方法使用 Vertex 代替Vertex作为接收者。当 v是Vertex的时候Scale方法没有任何作用。Scale修改 v。当 v是一个值（非指针），方法看到的是 Vertex的副本，并且无法修改原始值。 Abs的工作方式是一样的。只不过，仅仅读取 v。所以读取的是原始值（通过指针）还是那个值的副本并没有关系。

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())
}

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结果：

Before scaling: &{X:3 Y:4}, Abs: 5
After scaling: &{X:15 Y:20}, Abs: 25

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方法扩展阅读：Go web编程:method (opens new window)

# 4.接口

接口类型是由一组方法定义的集合。接口类型的值可以存放实现这些方法的任何值。注意：示例代码的 22 行存在一个错误。由于 Abs只定义在 *Vertex（指针类型）上，所以 Vertex（值类型）不满足 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
    a = &v // a *Vertex 实现了 Abser

    // 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())
}

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)
}

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结果：

# 5.隐式接口

类型通过实现那些方法来实现接口。没有显式声明的必要；所以也就没有关键字“implements“。隐式接口解藕了实现接口的包和定义接口的包：互不依赖。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。包 io 定义了 Reader 和 Writer；其实不一定要这么做。

package main

import (
    "fmt"
    "os"
)

type Reader interface {
    Read(b []byte) (n int, err error)
}

type Writer interface {
    Write(b []byte) (n int, err error)
}

type ReadWriter interface {
    Reader
    Writer
}

func main() {
    var w Writer

    // os.Stdout 实现了 Writer
    w = os.Stdout

    fmt.Fprintf(w, "hello, writer\n")
}

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结果：

hello, writer

# 6.Stringers

一个普遍存在的接口是 fmt 包中定义的 Stringer 。

type Stringer interface { 
    String() string
}

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Stringer是一个可以用字符串描述自己的类型。fmt包（还有许多其他包）使用这个来进行输出。

package main

import "fmt"

type Person struct {
    Name string
    Age  int
}

func (p Person) String() string {
    return fmt.Sprintf("%v (%v years)", p.Name, p.Age)
}

func main() {
    a := Person{"Arthur Dent", 42}
    z := Person{"Zaphod Beeblebrox", 9001}
    fmt.Println(a, z)
}

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结果：

Arthur Dent (42 years) Zaphod Beeblebrox (9001 years)

# 7.错误

Go 程序使用 error值来表示错误状态。与 fmt.Stringer类似， error类型是一个内建接口：

type error interface { 
    Error() string
}

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（与 fmt.Stringer类似，fmt包在输出时也会试图匹配 error。）通常函数会返回一个 error值，调用的它的代码应当判断这个错误是否等于 nil，来进行错误处理。

i, err := strconv.Atoi("42")
if err != nil { 
    fmt.Printf("couldn't convert number: %v\n", err)
    return}
fmt.Println("Converted integer:", i)

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error 为 nil 时表示成功；非 nil 的 error表示错误。

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

type MyError struct {
    When time.Time
    What string
}

func (e *MyError) Error() string {
    return fmt.Sprintf("at %v, %s",
        e.When, e.What)
}

func run() error {
    return &MyError{
        time.Now(),
        "it didn't work",
    }
}

func main() {
    if err := run(); err != nil {
        fmt.Println(err)
    }
}

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结果：

at 2009-11-10 23:00:00 +0000 UTC, it didn't work

# 8.Readers

io包指定了 io.Reader接口，它表示从数据流结尾读取。 Go 标准库包含了这个接口的许多实现，包括文件、网络连接、压缩、加密等等。 io.Reader接口有一个 Read方法：

func (T) Read(b []byte) (n int, err error)

Read用数据填充指定的字节 slice，并且返回填充的字节数和错误信息。在遇到数据流结尾时，返回 io.EOF错误。例子代码创建了一个 strings.Reader。并且以每次 8 字节的速度读取它的输出。

package main

import (
    "fmt"
    "io"
    "strings"
)

func main() {
    r := strings.NewReader("Hello, Reader!")

    b := make([]byte, 8)
    for {
        n, err := r.Read(b)
        fmt.Printf("n = %v err = %v b = %v\n", n, err, b)
        fmt.Printf("b[:n] = %q\n", b[:n])
        if err == io.EOF {
            break
        }
    }
}

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结果：

n = 8 err = <nil> b = [72 101 108 108 111 44 32 82]
b[:n] = "Hello, R"
n = 6 err = <nil> b = [101 97 100 101 114 33 32 82]
b[:n] = "eader!"
n = 0 err = EOF b = [101 97 100 101 114 33 32 82]
b[:n] = ""

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# 9.Web 服务器

包 http 通过任何实现了 http.Handler 的值来响应 HTTP 请求：

package http

type Handler interface { 
    ServeHTTP(w ResponseWriter, r *Request)
}

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在这个例子中，类型 Hello实现了 http.Handler。访问 http://localhost:4000/ 会看到来自程序的问候。注意：这个例子无法在基于 web 的指南用户界面运行。为了尝试编写 web 服务器，可能需要安装 Go。

package main

import (
    "fmt"
    "log"
    "net/http"
)

type Hello struct{}

func (h Hello) ServeHTTP(
    w http.ResponseWriter,
    r *http.Request) {
    fmt.Fprint(w, "Hello!")
}

func main() {
    var h Hello
    err := http.ListenAndServe("localhost:4000", h)
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
}

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结果：

2009/11/10 23:00:00 listen tcp: Protocol not available

# 10.图片

Package image 定义了 Image 接口：

package image

type Image interface { 
    ColorModel() color.Model 
    Bounds() Rectangle 
    At(x, y int) color.Color
}

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注意：Bounds方法的 Rectangle返回值实际上是一个 image.Rectangle，其定义在 image包中。（参阅文档了解全部信息。） color.Color和 color.Model也是接口，但是通常因为直接使用预定义的实现 image.RGBA和 image.RGBAModel而被忽视了。这些接口和类型由image/color包定义。

package main

import (
    "fmt"
    "image"
)

func main() {
    m := image.NewRGBA(image.Rect(0, 0, 100, 100))
    fmt.Println(m.Bounds())
    fmt.Println(m.At(0, 0).RGBA())
}

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结果：

(0,0)-(100,100)
0 0 0 0

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# 并发

作为语言的核心部分，Go 提供了并发的特性。这一部分概览了 goroutine 和 channel，以及如何使用它们来实现不同的并发模式。 Go 将并发作为语言的核心构成。

# 1.goroutine

goroutine 是由 Go 运行时环境管理的轻量级线程。 go f(x, y, z) 开启一个新的 goroutine 执行 f(x, y, z) f，x，y和 z是当前 goroutine 中定义的，但是在新的 goroutine 中运行 f。 goroutine 在相同的地址空间中运行，因此访问共享内存必须进行同步。sync 提供了这种可能，不过在 Go 中并不经常用到，因为有其他的办法。（在接下来的内容中会涉及到。）

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func say(s string) {
    for i := 0; i < 5; i++ {
        time.Sleep(100 * time.Millisecond)
        fmt.Println(s)
    }
}

func main() {
    go say("world")
    say("hello")
}

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结果：

hello
hello
world
world
hello
hello
world
world
hello

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# 2.channel

channel 是有类型的管道，可以用 channel 操作符 <-对其发送或者接收值。

ch <- v // 将 v 送入 channel ch。
v := <-ch // 从 ch 接收，并且赋值给 v。

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（“箭头”就是数据流的方向。）和 map 与 slice 一样，channel 使用前必须创建： ch := make(chan int) 默认情况下，在另一端准备好之前，发送和接收都会阻塞。这使得 goroutine 可以在没有明确的锁或竞态变量的情况下进行同步

package main

import "fmt"

func sum(a []int, c chan int) {
    sum := 0
    for _, v := range a {
        sum += v
    }
    c <- sum // 将和送入 c
}

func main() {
    a := []int{7, 2, 8, -9, 4, 0}

    c := make(chan int)
    go sum(a[:len(a)/2], c)
    go sum(a[len(a)/2:], c)
    x, y := <-c, <-c // 从 c 中获取

    fmt.Println(x, y, x+y)
}

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结果：

-5 17 12

# 3.缓冲 channel

channel 可以是带缓冲的。为 make提供第二个参数作为缓冲长度来初始化一个缓冲 channel： ch := make(chan int, 100) 向带缓冲的 channel 发送数据的时候，只有在缓冲区满的时候才会阻塞。而当缓冲区为空的时候接收操作会阻塞。修改例子使得缓冲区被填满，然后看看会发生什么

package main

import "fmt"

func main() {
    ch := make(chan int, 2)
    ch <- 1
    ch <- 2
    fmt.Println(<-ch)
    fmt.Println(<-ch)
}

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结果：

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-----------------
fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!

goroutine 1 [chan send]:
main.main() 
        /tmp/sandbox156608315/main.go:9 +0x100

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# 4.range 和 close

发送者可以 close一个 channel 来表示再没有值会被发送了。接收者可以通过赋值语句的第二参数来测试 channel 是否被关闭：当没有值可以接收并且 channel 已经被关闭，那么经过 v, ok := <-ch 之后 ok会被设置为 false。循环 for i := range c 会不断从 channel 接收值，直到它被关闭。注意：只有发送者才能关闭 channel，而不是接收者。向一个已经关闭的 channel 发送数据会引起 panic。还要注意： channel 与文件不同；通常情况下无需关闭它们。只有在需要告诉接收者没有更多的数据的时候才有必要进行关闭，例如中断一个 range。

package main

import (
    "fmt"
)

func fibonacci(n int, c chan int) {
    x, y := 0, 1
    for i := 0; i < n; i++ {
        c <- x
        x, y = y, x+y
    }
    close(c)
}

func main() {
    c := make(chan int, 10)
    go fibonacci(cap(c), c)
    for i := range c {
        fmt.Println(i)
    }
}

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# 5.select

select语句使得一个 goroutine 在多个通讯操作上等待。 select会阻塞，直到条件分支中的某个可以继续执行，这时就会执行那个条件分支。当多个都准备好的时候，会随机选择一个

package main

import "fmt"

func fibonacci(c, quit chan int) {
    x, y := 0, 1
    for {
        select {
        case c <- x:
            x, y = y, x+y
        case <-quit:
            fmt.Println("quit")
            return
        }
    }
}

func main() {
    c := make(chan int)
    quit := make(chan int)
    go func() {
        for i := 0; i < 10; i++ {
            fmt.Println(<-c)
        }
        quit <- 0
    }()
    fibonacci(c, quit)
}

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# 6.默认选择

当 select中的其他条件分支都没有准备好的时候，default分支会被执行。为了非阻塞的发送或者接收，可使用 default分支：

select {
case i := <-c: 
    // 使用 idefault: 
    // 从 c 读取会阻塞
}
package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    tick := time.Tick(100 * time.Millisecond)
    boom := time.After(500 * time.Millisecond)
    for {
        select {
        case <-tick:
            fmt.Println("tick.")
        case <-boom:
            fmt.Println("BOOM!")
            return
        default:
            fmt.Println("    .")
            time.Sleep(50 * time.Millisecond)
        }
    }
}

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    .
tick.
    .
    .
tick.
    .
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tick.
    .
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tick.
    .
    .
tick.
BOOM!

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# 7.sync.Mutex

我们已经看到 channel用来在各个 goroutine 间进行通信是非常合适的了。

但是如果我们并不需要通信呢？比如说，如果我们只是想保证在每个时刻，只有一个 goroutine 能访问一个共享的变量从而避免冲突？

这里涉及的概念叫做 互斥，通常使用 互斥锁(mutex)_ 来提供这个限制。

Go 标准库中提供了 sync.Mutex 类型及其两个方法：

Lock
Unlock

1
2

我们可以通过在代码前调用 Lock方法，在代码后调用 Unlock方法来保证一段代码的互斥执行。参见 Inc方法。

我们也可以用 defer语句来保证互斥锁一定会被解锁。参见 Value方法。

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
    "time"
)

// SafeCounter 的并发使用是安全的。
type SafeCounter struct {
    v   map[string]int
    mux sync.Mutex
}

// Inc 增加给定 key 的计数器的值。
func (c *SafeCounter) Inc(key string) {
    c.mux.Lock()
    // Lock 之后同一时刻只有一个 goroutine 能访问 c.v
    c.v[key]++
    c.mux.Unlock()
}

// Value 返回给定 key 的计数器的当前值。
func (c *SafeCounter) Value(key string) int {
    c.mux.Lock()
    // Lock 之后同一时刻只有一个 goroutine 能访问 c.v
    defer c.mux.Unlock()
    return c.v[key]
}

func main() {
    c := SafeCounter{v: make(map[string]int)}
    for i := 0; i < 1000; i++ {
        go c.Inc("somekey")
    }

    time.Sleep(time.Second)
    fmt.Println(c.Value("somekey"))
}

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结果：

# 8.练习：Web 爬虫

在这个练习中，将会使用 Go 的并发特性来并行执行 web 爬虫。修改 Crawl函数来并行的抓取 URLs，并且保证不重复。提示：你可以用一个 map 来缓存已经获取的 URL，但是需要注意 map 本身并不是并发安全的！

package main

import (
    "fmt"
)

type Fetcher interface {
    // Fetch 返回 URL 的 body 内容，并且将在这个页面上找到的 URL 放到一个 slice 中。
    Fetch(url string) (body string, urls []string, err error)
}

// Crawl 使用 fetcher 从某个 URL 开始递归的爬取页面，直到达到最大深度。
func Crawl(url string, depth int, fetcher Fetcher) {
    // TODO: 并行的抓取 URL。
    // TODO: 不重复抓取页面。
        // 下面并没有实现上面两种情况：
    if depth <= 0 {
        return
    }
    body, urls, err := fetcher.Fetch(url)
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
        return
    }
    fmt.Printf("found: %s %q\n", url, body)
    for _, u := range urls {
        Crawl(u, depth-1, fetcher)
    }
    return
}

func main() {
    Crawl("http://golang.org/", 4, fetcher)
}

// fakeFetcher 是返回若干结果的 Fetcher。
type fakeFetcher map[string]*fakeResult

type fakeResult struct {
    body string
    urls []string
}

func (f fakeFetcher) Fetch(url string) (string, []string, error) {
    if res, ok := f[url]; ok {
        return res.body, res.urls, nil
    }
    return "", nil, fmt.Errorf("not found: %s", url)
}

// fetcher 是填充后的 fakeFetcher。
var fetcher = fakeFetcher{
    "http://golang.org/": &fakeResult{
        "The Go Programming Language",
        []string{
            "http://golang.org/pkg/",
            "http://golang.org/cmd/",
        },
    },
    "http://golang.org/pkg/": &fakeResult{
        "Packages",
        []string{
            "http://golang.org/",
            "http://golang.org/cmd/",
            "http://golang.org/pkg/fmt/",
            "http://golang.org/pkg/os/",
        },
    },
    "http://golang.org/pkg/fmt/": &fakeResult{
        "Package fmt",
        []string{
            "http://golang.org/",
            "http://golang.org/pkg/",
        },
    },
    "http://golang.org/pkg/os/": &fakeResult{
        "Package os",
        []string{
            "http://golang.org/",
            "http://golang.org/pkg/",
        },
    },
}

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结果：

found: http://golang.org/ "The Go Programming Language"
found: http://golang.org/pkg/ "Packages"
found: http://golang.org/ "The Go Programming Language"
found: http://golang.org/pkg/ "Packages"
not found: http://golang.org/cmd/
not found: http://golang.org/cmd/
found: http://golang.org/pkg/fmt/ "Package fmt"
found: http://golang.org/ "The Go Programming Language"
found: http://golang.org/pkg/ "Packages"
found: http://golang.org/pkg/os/ "Package os"
found: http://golang.org/ "The Go Programming Language"
found: http://golang.org/pkg/ "Packages"
not found: http://golang.org/cmd/

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#Golang #语言学习

上次更新: 2023/03/28, 16:27:19

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