Go入门笔记

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Golang
作者 Louis 发表于 2018年11月9日

[TOC]

教程

笔记

2017-01-01: 目前是官网入门指南 A Tour of Go 的笔记,大部分代码来至上面。

GOROOT 和 GOPATH

关于 GOROOTGOPATH 环境变量,如果是系统默认安装,而非自定义的安装目录,则 GOROOT 不需要设置。

GOROOT must be set only when installing to a custom location. from

关于 GOPATH,必须设置,在get/build/install包时用到,第三方的包都会装在这个目录下,包括里面的二进制文件,所以建议将 $GOPATH/bin 加入到 $PATH 环境变量中。更多可以 go help gopath

package 和 import

一个基本的例子:

package main

import "fmt"

func main() {
	fmt.Println("Hello, World")
}

其中package我的理解是继承或者说基于的包名; main包表示这个程序的执行入口,编译时会将这个编译为可执行程序 (go build) 而不是 $GOPATH/pkg/ 下的静态库 (go install)。类似Python中的 if __name__ == '__main__'

import 则表示导入要使用的标准库包或第三方包。

参考:

多个import语句可以使用 打包导入(factored import),更优雅:

import (
	"fmt"
	"math"
)

// 等价
import "fmt"
import "match"

Exported names

在 Go 中,首字母大写的名称是 可被导出 的。当 import 包时,不被导出的包是无法被访问使用的,所以可以看到如上面的 fmt 包的 Println() 是以大写字母开头。

Function

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

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

函数名后面圆括号里接 参数

参数后面指定 返回类型,多个相同的类型 不能 省略只写一个; 单个返回值可以不用圆括号括起来; 没有返回值则不写。

Named return values(命名返回值),即在函数名后的返回值指定变量名,函数体内配合裸 return 来返回,注意 return 后面不要接返回值了,否则命名返回无效,使用的还是返回的值。另外在这种情况下,返回类型如果相同是可以省略只写一个:

func swap(x, y string) (m, n string) {
    m, n = y, x
    return
}

这里不能对参数做命名返回值返回,否则报错:

// 错误的
func swap(x, y string) (x, y string) {
    x, y = y, x
    return
}

函数参数,闭包没啥好写的

Variable, Constants and Type

几种定义方式:

var i, j bool
var x, y int = 1, 2

func main() {
    var m, n = "abc", 100
    z := 200
    fmt.Println(i, j, x, y, m, n, z)
}
// 输出: false false 1 2 abc 100 200

Go中声明(declaration)和定义(definition)个人理解是不做区分的(和C不一样),因为如果声明了变量但是未显式赋值,会隐式赋值给各类型的初始值(zero value,零值)。

另外 var var_name var_type 和函数参数一样,变量名在前,类型在后。

另外也可以不指定类型名,Go 会根据赋值判断相应类型

最后,也可以不写 var,改用 := 的简明赋值语句,但是此语法 只能用于函数内,而 var 则可以在函数外使用。

并且在至少有一个新变量,:= 可以用于重声明,比如下面的例子:

func main() {
    var a, b = 1, 2
    fmt.Println(a, b)
    // b 是重声明的,c 是新变量
    // 如果改为 a, b := 3, 4 则报错:no new variables on left side of :=
    c, b := 3, 4
    fmt.Println(c, b)
}

声明和导入包一样,可以 打包声明:

var (
    i bool    = false
    j int     = 1
    z float64 = 0.3
)

关于类型关键词,其中 byteuint8 的别名,runeint32 的别名。

一般情况下,数字用 int 即可。

一些基本类型的零值:

  • 数字: 0
  • 布尔: false
  • 字符串: "”

Go中类型的转换用 T(v),将值 v 转换为类型 T:

i := 1
f := float64(i)

Go中类型转换 必须 显示指定(C中是可以做隐式转换的)。

常量类型变量声明,使用关键字 const,不能使用 := 语法

const World = '世界'

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

for / if / switch

for支持几种语法:

// init statement; condition expression; post statement
// 另外这里注意只有后自增,没有前自增; 写C/C++时习惯了用前自增,这里总写错
for i := 1; i <= 10; i++ {
	fmt.Println(i)
}

// init / post statement 可以省略
sum := 1
for ; sum <= 10; {
	sum += sum
}

// 上面的例子,前后两个分号`;`也可以省略,这就是while的语法了
sum := 1
for sum <= 10 {
	sum += sum
}

// 上面的例子,退出条件也省略,就是无限循环了
for {
}

if语法:

// condition expression
if i <= 10 {
	...
}

// if也支持init statement,if初始化的变量作用域只在if主体内
if i := 5; i <= 10 {
	...
}

// if ... else if ... else
if i := 5; i <= 3 {
	fmt.Println("<= 3")
} else if i <= 6 {
	fmt.Println("<= 6")
} else {
	fmt.Println("> 6")
}

switch语法:

// 同样支持初始化语法
// 和C不同,每个case语句的行为是自动`break`,不需要手动写`break`
// 如果想保持和C的行为一致,即匹配后还继续往下执行,则可以在case中加上`fallthrough`
switch os := runtime.GOOS; os {
	case "darwin":
		fmt.Println("OS X.")
	case "linux":
		fmt.Println("Linux.")
	default:
		fmt.Printf("%s.", os)
}

// 如果switch condition没写,则默认表示 `true`
// 行为和if ... else if ... else 一样
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.")
}

注:

  • Go中初始、条件等语句不需要用 () 阔起来
  • 主体部分必须用花括号 {} 阔起来

defer

defer 语句用于延迟函数的执行直到当前函数 return,但是 defer 的参数会立刻生成。

多个defer语句会进行 压栈,最后执行时是 LIFO:

fmt.Println("begin")

for i := 0; i < 3; i++ {
	defer fmt.Println(i)
}

fmt.Println("done")
// 返回: begin -> end -> 2 -> 1 -> 0

Pointers

i := 100
var p1 *int  // 如果没有初始化,则零值是`nil`
p1 = &i
p2 := &i
*p2 = 101
fmt.Println(i, *p1, *p2)
  • *T 在声明时表示指向值T的指针
  • & 用于对值 取址
  • *p 在使用时表示对指针的 解引用,即取指针指向的值。

这里*需要注意,在不同地方的含义不一样。

Struct

结构体用法:

type Vertex struct {
	X int
	Y int
}

var v Vertex = Vertex{3, 5} // 结构体初始化
v.X = 6                     // 通过dot获取结构体字段
fmt.Println(v)
p := &v    // 结构体指针
(*p).X = 7 // 结构体指针获取结构体字段
fmt.Println(v)
p.X = 8 // 上面的用法太笨拙,这个更简单
fmt.Println(v)
// 输出:
// {6 5}
// {7 5}
// {8 5}

// Struct Literals 结构体字面值
v1 := Vertex{X: 1} // X: 1, Y: 0
v2 := Vertex{}     // X: 0, Y: 0
p := &Vertex{1, 2} // has type *Vertex
fmt.Println(v1, v2, p)
// 输出: {1 0} {0 0} &{1 2}
// 注意p的输出结构式带有`&`,表示输出的是结构体指针

Array

数组是定长[n]T

var a1 [2]string
a1[0] = "hello"
a1[1] = "world"
a2 := [3]int{1, 2, 3}
fmt.Println(a1, a2)
// 输出: [hello world] [1 2 3]

注意长度 [n] 也是类型的一部分

Slice

数组是定长的,Go还提供了切片这个数据结构,长度是动态变化的,所以这个用的比数组更频繁。

(刚看到 slice/切片 这个词,第一反应是一个函数,结果是一个数据结构…)

因为长度是动态变化,所以声明是 []T,括号中不写。

Go中做切片(这里是动词)操作,返回的是切片。

array := [3]int{1, 2, 3}
var slice1 []int = array[1:3]
slice2 := array[0:2]
fmt.Println(slice1, slice2)
// import "reflect"
fmt.Println(reflect.TypeOf(slice1), reflect.TypeOf(slice2))
// 输出:
// [2 3] [1]
// []int []int

切片自身并不存储数据,它是对底层数组的引用

所以对切片中数据的修改,会影响相应的底层数组的值,也会影响其它引用到这个数组的切片

// 接上面的例子
slice1[0] = 100
fmt.Println(array, slice1, slice2)
// 输出: [1 100 3] [100 3] [1 100]

切片字面值(slice literal)和数组字面值(array literal)一样,只是不需要指定长度:

slice1 := []int{1, 2, 3}
slice2 := []struct {
	i int
	b bool
}{
	{1, true},
	{2, false},
	{3, true},  // 注意最后的逗号不能省略
}

fmt.Println(slice1, slice2)
// 输出: [1 2 3] [{1 true} {2 false} {3 true}]

上面注意最后的逗号不能省略,否则报错:

missing ‘,’ before newline in composite literal

原因参考 这个回答

a semicolon is automatically inserted into the token stream at the end of a non-blank line if the line’s final token is

  • one of the operators and delimiters ++, –, ), ], or }

切片的使用和 Python 类似,支持:

s[0:10]
s[:10]
s[0:]
s[:]

切片有 length 和 capacity 的概念

  • length 通过 len(s) 获取,表示切片中元素的个数
  • capacity 通过 cap(s) 获取,表示切片引用的 底层数组 中元素的个数,从切片的第一个元素开始计算

下面这个例子比较有意思,感觉容易入坑:

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

func main() {
    s := []int{1, 2, 3, 4, 5}
    printSlice(s)

    s = s[:0]
    printSlice(s)

    s = s[:4]  // 注意这里还可以扩展,因为是引用,底层数组一直存在
    printSlice(s)

    s = s[2:5] // 这里capacity就减少了
    printSlice(s)
}
// 输出
// len=5 cap=5 [1 2 3 4 5]
// len=0 cap=5 []
// len=4 cap=5 [1 2 3 4]
// len=3 cap=3 [3 4 5]

切片的零值是 nil:

var s []int  // 注意和s := []int{}不一样,这个是空切片,赋值过的
fmt.Println(s, len(s), cap(s))
if s == nil {
	fmt.Println("slice is nil")
}

make 函数可以用来创建切片,并指定 length(必选)和 capacity(可选):

s1 := make([]int, 3)
printSlice(s1)

s2 := make([]int, 3, 5)
printSlice(s2)
// 输出
// len=3 cap=3 [0 0 0]
// len=3 cap=5 [0 0 0]

二维切片(类似C中二维数组):

// len(s) = 2, cap(s) = 2
s := [][]string{
	[]string{"a", "b"},
	[]string{"c", "d"},
}

Go对切片的 append 操作提供了内置函数append(s []T, v1, v2, v3, ...T) []T,最后返回append后的切片; 因为切片大小是动态的,所以如果capacity不够,会自动扩容:

s := make([]int, 1, 3)
printSlice(s)

s = append(s, 1)
printSlice(s)

s = append(s, 2, 3)
printSlice(s)
// 输出:
// len=1 cap=3 [0]
// len=2 cap=3 [0 1]
// len=4 cap=6 [0 1 2 3]

for循环切片:

s := []int{1, 2, 3}
// i 是切片索引,v是值的一个copy
for i, v := range s {
	fmt.Println(i, v)
}

// i 是切片索引
for i := range s {
	fmt.Println(s[i])
}

和Python一样,如果不关心索引,可以直接赋值给变量名_

关于 range 的扩展阅读:

Maps

映射(也就是字典吧)表示一个 key/value 对集合,声明语法:

var map_name map[map_key_type]map_value_type

map_value_type 表示 map 值的类型,类似于 slice 的 []int 这种表示 slice 中的值是 int。

即:

type Vertex struct {
    X int
    Y int
}

var m map[string]Vertex  // 声明

func main() {
    m = make(map[string]Vertex)  // 创建
    m["a"] = Vertex{3, 4}
    m["b"] = Vertex{1, 2}
    fmt.Println(m)
}
// 输出: map[a:{3 4} b:{1 2}]

只声明的map,零值是nil,nil map不能添加key/values,即没有下面的make则后面不能操作。

声明、创建这块也可以直接写为m := map[string]Vertex

映射字面值(map literal):

var m = map[string]Vertex{
	"a": Vertex{3, 4},
	"b": Vertex{1, 2},  // 注意逗号
}

// If the top-level type is just a type name, you can omit it from the elements of the literal.
// 按我理解是表示 map 已经定义了值的类型,所以在里面的字面值不需要再定义
// 下面是简写,省去内部的值类型
var m = map[string]Vertex{
	"a": {3, 4},
	"b": {1, 2},
}

map的几个操作:

// 修改某个key的value
m[k] = v

// 获取某个key的value
v = m[k]

// 删除某个key
delete(m, k)

// 测试某个key是否在m中
// ok是boolean,存在则为true,否则是false
v, ok = m[k]

Methods

Go没有类,但是可以给自定义类型(如结构体)定义方法(methods)。

method 和 function 类似,只不过多了一个特殊的接收者参数(receiver),位置在 func 关键字和 method name 之间。

// 如这里定义Abs这个方法,属于Vertex这个结构体,`(v Vertex)`就是function没有的多出的部分
func (v Vertex) AbsMethod() float64 {
	return math.Sqrt(v.X*v.X + v.Y*v.Y)
}
// 调用
v := Vertex{3, 4}
fmt.Println(v.AbsMethod())

// 这个是function, 将Vertex结构体当普通参数
func AbsFunc(v Vertex) float64 {
	return math.Sqrt(v.X*v.X + v.Y*v.Y)
}
// 调用
v := Vertex{3, 4}
fmt.Println(AbsFunc(v))

如上所说,不光结构体可以声明方法,比如自定义类型:

type MyFloat float64

func (f MyFloat) Abs() float64 {
	if f < 0 {
		return float64(-f)
	}
	return float64(f)
}

但是 receiver的类型必须定义在当前包里,不能给其它包里定义的类型声明method,比如内置类型

上面使用的 receiver 是一个值(value receiver),receiver还可以是一个指针(pointer receiver),如:

// method
func (v *Vertex) ScaleMethod(f float64) {
	v.X = v.X * f
	v.Y = v.Y * f
}

// function
func ScaleFunc(v *Vertex, f float64) {
	v.X = v.X * f
	v.Y = v.Y * f
}

因为Go里函数参数是传值,相当于一份拷贝,所以如果使用 func (v Vertex) Scale... 而不是 func (v *Vertex) Scale... ,则实际 v.X 和 v.Y 的值并没有被改变。

关于这块调用 Scale 时针对 pointer 和 value,需要注意一个坑:

var v Vertex

// 针对上面的Scale
ScaleFunc(v, 3)      // compile error!
ScaleFunc(&v, 3)      // ok
v.ScaleMethod(3)     // ok, as (&v).ScaleMethod()
p := &v
p.ScaleMethod(3)     // ok

// 针对上上面的Abs
AbsFunc(v)           // ok
AbsFunc(&v)          // compile error!
v.AbsMethod()        // ok
p := &v
p.AbsMethod()         // ok, as (*p).AbsMethod()

为了方便,Go的解释器对 method 作了一些自动化处理,如上例子,不论是 pointer receiver 还是 value receiver 的方法,都可以通过 pointer 或 value 来调用。

更倾向于选择使用 pointer receiver 的原因有两个:

  1. method 内部可以修改 receiver 的值
  2. 不是按值传递,所以更节省空间,比如需要传递的是一个很大的结构体

Interfaces

Go Tour上这块英文感觉有点绕,需要多读几遍。

An interface type is defined as a set of method signatures.

一个接口类型是一组 method 的定义的集合。

A value of interface type can hold any value that implements those methods.

接口类型是一个抽象类型,它的值可以是任何值,只需要这个值实现了接口的 methods

接口的好处就是将接口的定义和实现分离。

// 接口类型
type I interface {
    M()
}

// 具体类型
type T struct {
    S string
}

func (t *T) M() {
    fmt.Println(t.S)
}

// 具体类型
type F float64

func (f F) M() {
    fmt.Println(f)
}

func main() {
    var i I

    i = &T{"Hello"}
    fmt.Printf("(%v, %T)\n", i, i)
    i.M()

    i = F(0.11)
    fmt.Printf("(%v, %T)\n", i, i)
    i.M()
}
// 输出
// (&{Hello}, *main.T)
// Hello
// (0.11, main.F)
// 0.11

一个接口需要挂载到一个底层具体类型上,调用接口的方法实际就是调用底层具体类型的同名方法.

如果实际类型是 nil (nil underlying value),则接口也是 nil

但如果接口类型是 nil (nil interface value),则无法调用它的 method,否则报错

空接口定义: var i interface{},接口i可以是任何值。

类型断言(type assertion)让接口值可以访问所挂载具体类型的值: t := i.(T),其中i是接口值,T是具体类型名:

var i interface{} = "hello"

s := i.(string)
fmt.Println(s)

s, ok := i.(string)
fmt.Println(s, ok)

// 这个和之前的map test类似
f, ok := i.(float64)
fmt.Println(f, ok)

f = i.(float64) // panic
fmt.Println(f)

type switch 结合了接口类型和switch语句,语法i.(type),和type assertion语法有点像。

// i is interface
switch v := i.(type) {
	case int:
		fmt.Printf("Twice %v is %v\n", v, v*2)
	case string:
		fmt.Printf("%q is %v bytes long\n", v, len(v))
	default:
		fmt.Printf("I don't know about type %T!\n", v)
}

fmt包中定义了Stringer接口,方法String(),如目前用到最多的fmt.Println()就根据类型的String()方法输出内容:

// type Stringer interface {
//     String() string
// }
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}
	fmt.Println(a)

goroutine

轻量级线程(lightweight thread)

goroutines在同一个地址空间中运行,所以访问共享内存必须进行同步

使用关键字gogo func(x, y)中x, y是在当前goroutine中定义,但是func的执行是在一个新的goroutine:

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")
}

如果当前goroutine结束,则新起的goroutine也会结束。所以这个和执行时间、顺序有关系,上面的例子会出现偶尔world只输出4次的情况。如果去掉time.Sleep,则可能会出现world还没来得及输出就已经结束了。

channel

channel是一个有类型的管道(typed conduit),可以用来接收或发送数据,操作符<-,channel 和 <-的方向表示了数据流的方向:

ch <- v    // 发送v到channel ch
v := <-ch  // 接收来自channel ch的数据,并赋值给v

和slice,map类似,channel 在使用前需要创建:

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(s []int, c chan int) {
	sum := 0
	for _, v := range s {
		sum += v
	}
	c <- sum // send sum to c
}

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

	c := make(chan int)
	go sum(s[:len(s)/2], c)
	go sum(s[len(s)/2:], c)
	x, y := <-c, <-c // receive from c

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

上面例子是goroutine和channel的配合。

创建channel时,第二个参数可以指定channel大小,使其为buffered channel:

package main

import "fmt"

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

如果是buffered channel,则如果buffer满了,则发送给channel会被block; 如果buffer空了,则从channel读取数据会被block。

上面例子如果在<-ch之前再写数据进ch,会导致报错: fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!

在读取channel时,如果指定第二个参数,可以确认channel是否关闭。对channel进行for循环可以持续从channel读取数据,直到channel关闭。

ch := make(chan int)
close(ch)    // 关闭channel
v, ok := <-ch  // 检查channel是否关闭
for i := range ch {  // 持续从channel读取数据
  ...
}

select 语句用于从多个channel中选出一个可用的channel来执行,都没有则block,如果有多个则随机选一个; 如果有default case,则不会block,没有任何case可执行时则用default case

select {
case <-c1:
	...
case <-c2:
	...
default:
	...
}
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