半天时间 Go 语言的基本实践

上班两个月，写了 C++，写了 Pathon，最近又要开始写 Go，唯独没有用我最擅长的 Java。。。

Go 开发环境的安装

下载地址：https://golang.org/dl/，选择对应的操作系统。
例如 Mac 系统选择 go1.12.darwin-amd64.pkg，安装完成后添加到环境变量：

export PATH=$PATH:/usr/local/go/bin

通过执行 go version 来确定安装是否完成：

go version

Go HelloWorld

创建 go_hello_world.go：

package main

import "fmt"

func main() {
   /* Go HelloWorld */
   fmt.Println("Hello, World!")
}

通过执行 go run go_hello_world.go 来运行：

go run go_hello_world.go

分析上面的代码：

• package main 为包声明，指明这个文件属于哪个包。package main 表示一个可独立执行的程序，每个 Go 应用程序都包含一个名为 main 的包。
• import "fmt" 为引入包声明。告诉 Go 编译器这个程序需要使用 fmt 包，fmt 包实现了格式化 IO（输入/输出）的函数。
• func main() { 为函数。main 函数是每一个可执行程序所必须包含的，一般来说都是在启动后第一个执行的函数（如果有 init() 函数则会先执行该函数）。
• 可以使用 /.../ 或者 /*...*/ 来定义注释。
• 当标识符（包括常量、变量、类型、函数名、结构字段等等）以一个大写字母开头，如：Println，那么使用这种形式的标识符的对象就可以被外部包的代码所使用，这被称为导出（像面向对象语言中的 public）；标识符如果以小写字母开头，则对包外是不可见的，但是他们在整个包的内部是可见并且可用的（像面向对象语言中的 protected ）。
• 需要注意的是 { 不能单独放在一行。

Go 基础语法

Go 标记
Go 程序可以由多个标记组成，可以是关键字，标识符，常量，字符串，符号。

行分隔符
在 Go 程序中，一行代表一个语句结束。
每个语句不需要像 C 家族中的其它语言一样以分号 ; 结尾。

标识符
标识符用来命名变量、类型、函数名、结构字段等程序实体。
一个标识符实际上就是一个或是多个字母、数字、下划线组成的序列，但是第一个字符必须是字母或下划线而不能是数字。

关键字
具体参见：https://golang.org/ref/spec#Keywords

Go 数据类型

• 布尔型
  • true false
• 数字类型
  • uint8 uint16 uint32 uint64
  • int8 int16 int32 int64
  • float32 float64 complex64 complex128
  • byte rune uint int uintptr
• 字符串类型
  • Go 语言的字符串的字节使用 UTF-8 编码标识 Unicode 文本。。
• 派生类型
  • 指针类型（Pointer）
  • 数组类型
  • 结构化类型（struct）
  • Channel 类型
  • 函数类型
  • 切片类型
  • 接口类型（interface）
  • Map 类型

Go 变量

声明变量的一般形式是使用 var 关键字。
第一种，指定变量类型，声明后若不赋值，使用默认值。

var i int
i = 1

第二种，根据值自行判定变量类型。

var i = 1

第三种，省略 var，使用 :=。将由编译器自动推断类型，只能在函数体中出现。

i := 1

值类型和引用类型：

• 所有像 int、float、bool 和 string 这些基本类型都属于值类型，使用这些类型的变量直接指向存在内存中的值。例如：

func main() {
    var i = 1
    var j = i
    fmt.Println(&i) // 取地址
    fmt.Println(&i, " != ", &j) // 地址不同
}

• 一个引用类型的变量 r1 存储的是 r1 的值所在的内存地址（数字），或内存地址中第一个字所在的位置。例如：

并行赋值：
例如：

func main() {
    var a, b int
    var c string
    a, b, c = 1, 2, "abc"
    // 或者 a, b, c := 1, 2, "abc"
    fmt.Println(a, b, c);
}

• 如果你想要交换两个变量的值，则可以简单地使用 a, b = b, a，两个变量的类型必须是相同
• 并行赋值的一个作用：比如这里的 val 和错误 err 是通过调用 Func1 函数同时得到：val, err = Func1(...)。
• 空白标识符 _ 也被用于抛弃值，如值 1 在 ：_, i = 1, 2 中被抛弃。
  • _ 实际上是一个只写变量，你不能得到它的值。这样做是因为 Go 语言中你必须使用所有被声明的变量，但有时你并不需要使用从一个函数得到的所有返回值。
  • 例如我们可能不需要使用函数范围的错误 err，那么可以使用 val, _ = Func1(...)。

Go 常量

定义格式：
const identifier [type] = value。可以省略类型 [type]，因为编译器可以根据变量的值来推断其类型。

func main() {
    const i int = 1
    const j = "abc"
    
    fmt.Println(i, j);
}

Go 运算符

跟 Java 差不多，具体参见：

• 算数运算符：https://golang.org/ref/spec#Arithmetic_operators
• 关系运算符：https://golang.org/ref/spec#Comparison_operators
• 逻辑运算符：https://golang.org/ref/spec#Logical_operators
• 位运算符：https://golang.org/ref/spec#Arithmetic_operators
• 赋值运算符
• 其他运算符
  • & 返回变量存储地址
  • * 指针变量，例如：

func main() {
    var i int = 1
    var p *int
    
    p = &i
    
    fmt.Println(i, *p, p); // 1 1 0xc210000018
}

Go 条件语句

跟 Java 差不多。

func main() {
    var i int = 1
    
    if i > 0 { // 注意不要用括号 if (i > 0)
        fmt.Println("i > 0")
    } else { // 注意 else 不能换行
        fmt.Println("i <= 0")
    }
    
    var j int = 2
    switch j { // 注意不要用括号 switch (j)
        case 1:
            fmt.Println("one")
        case 2:
            fmt.Println("two")
        case 3:
            fmt.Println("three")
    }
}

Go 循环语句

跟 Java 差不多。

func main() {
    for n := 0; n <= 5; n++ {  // 注意不要用括号 for (n := 0; n <= 5; n++)
        if n%2 == 0 {
            continue
        }
        fmt.Println(n)
    }
}

Go 函数

Go 语言最少有个 main() 函数。
函数定义：

func function_name( [parameter list] ) [return_types] {
   函数体
}

示例：

// 一个返回值
func f1(i int, j int) int {
    return i + j
}

// 多个返回值
func f2(i int, j int) (int, int) {
    return i + j, i - j
}

func main() {
    var m = f1(1, 2)
    fmt.Println(m) // 3
    
    var p, q = f2(1, 2)
    fmt.Println(p, q) //3 -1
}

Go 变量作用域

变量可以在三个地方声明：

• 函数内定义的变量称为局部变量

  • 它们的作用域只在函数体内，参数和返回值变量也是局部变量。

• 函数外定义的变量称为全局变量

  • 全局变量可以在任何函数中使用。
  • 全局变量可以在整个包甚至外部包（被导出后）使用。
  • Go 语言程序中全局变量与局部变量名称可以相同，但是函数内的局部变量会被优先考虑。

var g = 1
func main() {
    fmt.Println(g)
}

• 函数定义中的变量称为形式参数
  • 形式参数会作为函数的局部变量来使用。

不同类型的局部和全局变量默认值为：

• int - 0
• float32 - 0
• pointer - nil

Go 数组

数组定义：

var variable_name [SIZE] variable_type

示例：

func main() {
    var a [5] int
    fmt.Println(a) // [0 0 0 0 0]
    
    a[4] = 100
    fmt.Println(a[4]) // 100
    fmt.Println(a) // [0 0 0 0 100]
    
    b := [5] int {1, 2, 3, 4, 5}
    fmt.Println(b) // [1 2 3 4 5]
    
    var twoD [2][3] int
    for i := 0; i < 2; i++ {
        for j := 0; j < 3; j++ {
            twoD[i][j] = i + j
        }
    }
    
    fmt.Println(twoD) // [[0 1 2] [1 2 3]]
}

Go 指针

指针定义：

var var_name *var-type

示例：

func zeroval(ival int) {
    ival = 0
}

func zeroptr(iptr *int) {
    *iptr = 0
}

func main() {
    i := 1
    fmt.Println("initial:", i) // 1
    
    zeroval(i)
    fmt.Println("zeroval:", i) // 1
    
    zeroptr(&i)
    fmt.Println("zeroptr:", i) // 0
    
    fmt.Println("pointer:", &i) // 0xc210000018
}

当一个指针被定义后没有分配到任何变量时，它的值为 nil。
nil 指针也称为空指针。

Go 结构体

定义结构体：

type struct_variable_type struct {
   member definition;
   member definition;
   ...
   member definition;
}

• 使用结构体进行变量的声明和定义：

variable_name := structure_variable_type {value1, value2...valuen}
variable_name := structure_variable_type { key1: value1, key2: value2..., keyn: valuen}

• 如果要访问结构体成员，需要使用点号 . 操作符
• 可以定义指向结构体的指针

示例：

type person struct {
    name string
    age  int
}
func main() {
    fmt.Println(person{"Bob", 20}) // {Bob 20}
    
    fmt.Println(person{name: "Alice", age: 30}) // {Alice 30}
    
    fmt.Println(person{name: "Fred"}) // {Fred 0}
    
    fmt.Println(&person{name: "Ann", age: 40}) // &{Ann 40}
    
    s := person{name: "Sean", age: 50}
    fmt.Println(s.name) // Sean
    
    sp := &s
    fmt.Println(sp.age) // 50
    
    sp.age = 51
    fmt.Println(sp.age) // 51
}

Go 切片(Slice)

Go 语言切片是对数组的抽象。
Go 数组的长度不可改变，在特定场景中这样的集合就不太适用。
Go 中提供了一种灵活，功能强悍的内置类型切片("动态数组")，切片的长度是不固定的，可以追加元素，在追加时可能使切片的容量增大。

可以声明一个未指定大小的数组来定义切片：

var identifier [] type

使用 make() 函数来创建指定 初始长度 len 的切片：

var slice1 [] type = make([]type, len)

slice2 := make([]type, len)

var slice3 [] type = make([]type, len, capacity) // capacity 为容量，为可选参数

切片初始化：

func main() {
    // 直接初始化切片，[]表示是切片类型，{1,2,3}初始化值依次是1,2,3。其 cap=len=3
    s1 :=[] int {1,2,3} 
    fmt.Println(s1) // [1 2 3]
    
    // 定义一个数组
    arr := [10] int {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}
    // 初始化切片，是数组 arr 的引用
    s2 := arr[:]
    fmt.Println(s2) // [1 2 3 4 5 6 7 8 9 10]
    
    // 将 arr 中从下标 startIndex 到 endIndex-1 下的元素创建为一个新的切片
    s3 := arr[1 : 5]
    fmt.Println(s3) // [2 3 4 5]
    
    // 缺省 endIndex 时将表示一直到 arr 的最后一个元素
    s4 := arr[1 : ]
    fmt.Println(s4) // [2 3 4 5 6 7 8 9 10]
    
    // 缺省 startIndex 时将表示从 arr 的第一个元素开始
    s5 := arr[ : 5]
    fmt.Println(s5) // [1 2 3 4 5]
}

• 切片是可索引的，并且可以由 len() 方法获取长度。
• 切片提供了计算容量的方法 cap() 可以测量切片最长可以达到多少。
• 一个切片在未初始化之前默认为 nil，长度为 0。
• 如果想增加切片的容量，我们必须创建一个新的更大的切片并把原分片的内容都拷贝过来，使用 append() 和 copy() 方法。示例：

func main() {
    var numbers [] int
    fmt.Println(numbers) // []
    
    numbers = append(numbers, 1)
    fmt.Println(numbers) // [1]
    
    numbers = append(numbers, 2, 3, 4)
    fmt.Println(numbers) // [1 2 3 4]
    
    // 创建切片 numbers1 是之前切片的两倍容量
    numbers1 := make([]int, len(numbers), (cap(numbers))*2)
    copy(numbers1, numbers)
    fmt.Println(numbers1) // [1 2 3 4]
}

Go 范围(Range)

Go 语言中 range 关键字用于 for 循环中迭代数组(array)、切片(slice)、通道(channel)或集合(map)的元素。在数组和切片中它返回元素的索引和索引对应的值，在集合中返回 key-value 对的 key 值。
示例：

func main() {
    // 定义一个数组
    nums := [] int{2, 3, 4}
    sum := 0
    
    // 使用 range 将传入 index 和值两个变量
    for i, num := range nums {
        fmt.Println("index = ", i, "value = ", num)
    }
    
    // 求和，使用空白标识符"_"来忽略索引
    for _, num := range nums {
        sum += num
    }
    fmt.Println("sum:", sum) // 9
    
    // 用在 map 的键值对上。
    kvs := map[string]string{"a": "apple", "b": "banana"}
    for k, v := range kvs {
        fmt.Printf("%s -> %s\n", k, v)
    }
    
    // 用来枚举 Unicode 字符串。第一个参数是字符的索引，第二个是字符（Unicode的值）本身。
    for i, c := range "go" {
        fmt.Println(i, c)
    }
}

Go Map(集合)

Map 的定义：

// 声明变量，默认 map 是 nil
var map_variable map[key_data_type]value_data_type

// 使用 make 函数
map_variable := make(map[key_data_type]value_data_type)

示例：

func main() {
    m := make(map[string]int)
    
    m["k1"] = 7
    m["k2"] = 13
    
    fmt.Println("map:", m) // map[k1:7 k2:13]
    
    v1 := m["k1"]
    fmt.Println("v1: ", v1) // v1:  7
    
    fmt.Println("len:", len(m)) // len: 2
    
    delete(m, "k2")
    fmt.Println("map:", m) // map: map[k1:7]
    
    _, prs := m["k2"]
    fmt.Println("prs:", prs) // prs: false
}

Go 类型转换

类型转换：type_name(expression)
示例：

func main() {
    var sum int = 17
    var count int = 5
    var mean float32
    mean = float32(sum)/float32(count)
    fmt.Printf("mean 的值为: %f\n", mean) // 3.400000
}

Go 接口

接口的定义：

type interface_name interface {
   method_name1 [return_type]
   method_name2 [return_type]
   method_name3 [return_type]
   ...
   method_namen [return_type]
}

示例：

import "fmt"
import "math"

type geometry interface {
    area() float64
    perim() float64
}

type rect struct {
    width, height float64
}
type circle struct {
    radius float64
}

func (r rect) area() float64 {
    return r.width * r.height
}
func (r rect) perim() float64 {
    return 2*r.width + 2*r.height
}

func (c circle) area() float64 {
    return math.Pi * c.radius * c.radius
}
func (c circle) perim() float64 {
    return 2 * math.Pi * c.radius
}

func measure(g geometry) {
    fmt.Println(g)
    fmt.Println(g.area())
    fmt.Println(g.perim())
}

func main() {
    r := rect{width: 3, height: 4}
    c := circle{radius: 5}
    
    measure(r)
    measure(c)
}

Go 错误处理

通过内置的错误接口 error，定义：

type error interface {
    Error() string
}

我们可以在编码中通过实现 error 接口类型来生成错误信息。
函数通常在最后的返回值中返回错误信息。使用 errors.New 可返回一个错误信息。
示例：

import "fmt"
import "errors"

func f1(arg int) (int, error) {
    if arg == 42 {
        return -1, errors.New("can't work with 42")
    }
    return arg + 3, nil
}

type argError struct {
    arg  int
    prob string
}

func (e *argError) Error() string {
    return fmt.Sprintf("%d - %s", e.arg, e.prob)
}

func f2(arg int) (int, error) {
    if arg == 42 {
        return -1, &argError{arg, "can't work with it"}
    }
    return arg + 3, nil
}

func main() {
    for _, i := range []int{7, 42} {
        r, e := f1(i)
        if e != nil {
            fmt.Println("f1 failed:", e)
        } else {
            fmt.Println("f1 worked:", r)
        }
    }
    
    for _, i := range []int{7, 42} {
        r, e := f2(i)
        if e != nil {
            fmt.Println("f2 failed:", e)
        } else {
            fmt.Println("f2 worked:", r)
        }
    }
}

Go 并发

通过 go 关键字来开启 goroutine。
goroutine 是轻量级线程，goroutine 的调度是由 Golang 运行时进行管理的。
goroutine 定义：

go 函数名( 参数列表 )

示例：

import "fmt"
import "time"

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

func main() {
    go say("world") // go 语句开启一个新的运行期线程， 即 goroutine
    say("hello")
}

输出：

hello
world
hello
world
hello
world
hello
world
hello

通道（channel）可用于两个 goroutine 之间通过传递一个指定类型的值来同步运行和通讯。
操作符 <- 用于指定通道的方向，发送或接收。如果未指定方向，则为双向通道。

// 把 v 发送到通道 ch
ch <- v

// 从 ch 接收数据，并把值赋给 v
v := <- ch

示例：

func f(messages chan string) {
    messages <- "ping"
}
func main() {
    // 使用 chan 关键字创建通道
    messages := make(chan string)
    
    // go 语句开启一个新的运行期线程， 即 goroutine
    go f(messages)
    
    // 将 messages 传到主线程
    msg := <- messages
    fmt.Println(msg) // ping
}

更多关于通道的示例：

• Channel Buffering
• Channel Synchronization
• Channel Directions
• Non-Blocking Channel Operations
• Closing Channels
• Range over Channels

---

参考：
Go 语言教程
Go by Example