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Go语言基础学习 - 方法和接口

小表弟 发表于 2020-01-14 17:28:57 2020-01-14
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【摘要】 跟随golang官网教程,学习Go语言基础知识 - 方法与接口

Go is an open source programming language  that makes it wasy to build simple, reliable, and efficient software.

- golang.org

跟随golang官网教程,学习Go语言基础知识 - 方法和接口, 参考链接https://tour.go-zh.org/list。Let's go!


方法


Go 没有类。不过你可以为结构体类型定义方法。

方法就是一类带特殊的 接收者 参数的函数。

方法接收者在它自己的参数列表内,位于 func 关键字和方法名之间

在此例中,Abs 方法拥有一个名为 v,类型为 Vertex 的接收者。

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())
}

// output
5


方法即函数

记住:方法只是个带接收者参数的函数。

现在这个 Abs 的写法就是个正常的函数,功能并没有什么变化。

你也可以为非结构体类型声明方法。

在此例中,我们看到了一个带 Abs 方法的数值类型 MyFloat

你只能为在同一包内定义的类型的接收者声明方法,而不能为其它包内定义的类型(包括 int 之类的内建类型)的接收者声明方法。

(译注:就是接收者的类型定义和方法声明必须在同一包内;不能为内建类型声明方法。)

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())
}

// output
1.4142135623730951


指针接收者

你可以为指针接收者声明方法。

这意味着对于某类型 T,接收者的类型可以用 *T 的文法。(此外,T 不能是像 *int 这样的指针。)

例如,这里为 *Vertex 定义了 Scale 方法。

指针接收者的方法可以修改接收者指向的值(就像 Scale 在这做的)。由于方法经常需要修改它的接收者,指针接收者比值接收者更常用。

试着移除第 16 行 Scale 函数声明中的 *,观察此程序的行为如何变化。

若使用值接收者,那么 Scale 方法会对原始 Vertex 值的副本进行操作。(对于函数的其它参数也是如此。)Scale 方法必须用指针接受者来更改 main 函数中声明的 Vertex 的值。

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 (v *Vertex) Scale(f float64) {
	v.X = v.X * f
	v.Y = v.Y * f
}

func main() {
	v := Vertex{3, 4}
	v.Scale(10)
	fmt.Println(v.Abs())
}

// output
50

现在我们要把 Abs 和 Scale 方法重写为函数。

同样,我们先试着移除掉第 16 的 *。你能看出为什么程序的行为改变了吗?要怎样做才能让该示例顺利通过编译?

(若你不确定,继续往下看。)

package main

import (
	"fmt"
	"math"
)

type Vertex struct {
	X, Y float64
}

func Abs(v Vertex) float64 {
	return math.Sqrt(v.X*v.X + v.Y*v.Y)
}

func Scale(v Vertex, f float64) {
	v.X = v.X * f
	v.Y = v.Y * f
}

func main() {
	v := Vertex{3, 4}
	Scale(v, 10)
	fmt.Println(Abs(v))
}

// output
5

比较前两个程序,你大概会注意到带指针参数的函数必须接受一个指针

var v Vertex
ScaleFunc(v, 5)  // 编译错误!
ScaleFunc(&v, 5) // OK

而以指针为接收者的方法被调用时,接收者既能为值又能为指针

var v Vertex
v.Scale(5)  // OK
p := &v
p.Scale(10) // OK

对于语句 v.Scale(5),即便 v 是个值而非指针,带指针接收者的方法也能被直接调用。 也就是说,由于 Scale 方法有一个指针接收者,为方便起见,Go 会将语句 v.Scale(5) 解释为 (&v).Scale(5)

同样的事情也发生在相反的方向。

接受一个值作为参数的函数必须接受一个指定类型的值:

var v Vertex
fmt.Println(AbsFunc(v))  // OK
fmt.Println(AbsFunc(&v)) // 编译错误!

而以值为接收者的方法被调用时,接收者既能为值又能为指针:

var v Vertex
fmt.Println(v.Abs()) // OK
p := &v
fmt.Println(p.Abs()) // OK

这种情况下,方法调用 p.Abs() 会被解释为 (*p).Abs()

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 AbsFunc(v Vertex) float64 {
	return math.Sqrt(v.X*v.X + v.Y*v.Y)
}

func main() {
	v := Vertex{3, 4}
	fmt.Println(v.Abs())
	fmt.Println(AbsFunc(v))

	p := &Vertex{4, 3}
	fmt.Println(p.Abs())
	fmt.Println(AbsFunc(*p))
}

// output
5
5
5
5


选择值或指针作为接收者

使用指针接收者的原因有二:

首先,方法能够修改其接收者指向的值。

其次,这样可以避免在每次调用方法时复制该值。若值的类型为大型结构体时,这样做会更加高效。

在本例中,Scale 和 Abs 接收者的类型为 *Vertex,即便 Abs 并不需要修改其接收者。

通常来说,所有给定类型的方法都应该有值或指针接收者,但并不应该二者混用。(我们会在接下来几页中明白为什么。)


接口



接口类型 是由一组方法签名定义的集合。

接口类型的变量可以保存任何实现了这些方法的值。


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
	
	fmt.Println(f)
	fmt.Println(a.Abs())
	
	
	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)
}

// output
-1.4142135623730951
1.4142135623730951
5


接口与隐式实现

类型通过实现一个接口的所有方法来实现该接口。既然无需专门显式声明,也就没有“implements”关键字。

隐式接口从接口的实现中解耦了定义,这样接口的实现可以出现在任何包中,无需提前准备。

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。

package main

import "fmt"

type I interface {
	M()
}

type T struct {
	S string
}

// 此方法表示类型 T 实现了接口 I,但我们无需显式声明此事。
func (t T) M() {
	fmt.Println(t.S)
}

func main() {
	var i I = T{"hello"}
	i.M()
}

// output
hello


接口值

接口也是值。它们可以像其它值一样传递。

接口值可以用作函数的参数或返回值。

在内部,接口值可以看做包含值和具体类型的元组:

(value, type)

接口值保存了一个具体底层类型的具体值。

接口值调用方法时会执行其底层类型的同名方法。

package main

import (
	"fmt"
	"math"
)

type I interface {
	M()
}

type T struct {
	S string
}

func (t *T) M() {
	fmt.Println(t.S)
}

type F float64

func (f F) M() {
	fmt.Println(f)
}

func main() {
	var i I

	i = &T{"Hello"}
	describe(i)
	i.M()

	i = F(math.Pi)
	describe(i)
	i.M()
}

func describe(i I) {
	fmt.Printf("(%v, %T)\n", i, i)
}

// output
(&{Hello}, *main.T)
Hello
(3.141592653589793, main.F)
3.141592653589793


底层值为 nil 的接口值

即便接口内的具体值为 nil,方法仍然会被 nil 接收者调用。

在一些语言中,这会触发一个空指针异常,但在 Go 中通常会写一些方法来优雅地处理它(如本例中的 M 方法)。

注意: 保存了 nil 具体值的接口其自身并不为 nil。

package main

import "fmt"

type I interface {
	M()
}

type T struct {
	S string
}

func (t *T) M() {
	if t == nil {
		fmt.Println("<nil>")
		return
	}
	fmt.Println(t.S)
}

func main() {
	var i I

	var t *T
	i = t
	describe(i)
	i.M()

	i = &T{"hello"}
	describe(i)
	i.M()
}

func describe(i I) {
	fmt.Printf("(%v, %T)\n", i, i)
}

// output
(<nil>, *main.T)
<nil>
(&{hello}, *main.T)
hello


nil 接口值

nil 接口值既不保存值也不保存具体类型。

为 nil 接口调用方法会产生运行时错误,因为接口的元组内并未包含能够指明该调用哪个 具体 方法的类型。

package main

import "fmt"

type I interface {
	M()
}

func main() {
	var i I
	describe(i)
	i.M()
}

func describe(i I) {
	fmt.Printf("(%v, %T)\n", i, i)
}

// output
(<nil>, <nil>)panic: runtime error: invalid memory address or nil pointer dereference
[signal SIGSEGV: segmentation violation code=0xffffffff addr=0x0 pc=0xe20a4]

goroutine 1 [running]:
main.main()
	/tmp/sandbox316467072/prog.go:12 +0x84


空接口

指定了零个方法的接口值被称为 *空接口:*

interface{}

空接口可保存任何类型的值。(因为每个类型都至少实现了零个方法。)

空接口被用来处理未知类型的值。例如,fmt.Print 可接受类型为 interface{} 的任意数量的参数。

package main

import "fmt"

func main() {
	var i interface{}
	describe(i)

	i = 42
	describe(i)

	i = "hello"
	describe(i)
}

func describe(i interface{}) {
	fmt.Printf("(%v, %T)\n", i, i)
}

// output
(<nil>, <nil>)
(42, int)
(hello, string)


类型断言

类型断言 提供了访问接口值底层具体值的方式。

t := i.(T)

该语句断言接口值 i 保存了具体类型 T,并将其底层类型为 T 的值赋予变量 t

若 i 并未保存 T 类型的值,该语句就会触发一个恐慌。

为了 判断 一个接口值是否保存了一个特定的类型,类型断言可返回两个值:其底层值以及一个报告断言是否成功的布尔值。

t, ok := i.(T)

若 i 保存了一个 T,那么 t 将会是其底层值,而 ok 为 true

否则,ok 将为 false 而 t 将为 T 类型的零值,程序并不会产生恐慌。

请注意这种语法和读取一个映射时的相同之处。

package main

import "fmt"

func main() {
	var i interface{} = "hello"

	s := i.(string)
	fmt.Println(s)

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

	f, ok := i.(float64)
	fmt.Println(f, ok)

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

// output
hello
hello true
0 false
panic: interface conversion: interface {} is string, not float64

goroutine 1 [running]:
main.main()
	/tmp/sandbox219151865/prog.go:17 +0x220


类型选择

类型选择 是一种按顺序从几个类型断言中选择分支的结构。

类型选择与一般的 switch 语句相似,不过类型选择中的 case 为类型(而非值), 它们针对给定接口值所存储的值的类型进行比较。

switch v := i.(type) {
case T:
    // v 的类型为 T
case S:
    // v 的类型为 S
default:
    // 没有匹配,v 与 i 的类型相同
}

类型选择中的声明与类型断言 i.(T) 的语法相同,只是具体类型 T 被替换成了关键字 type

此选择语句判断接口值 i 保存的值类型是 T 还是 S。在 T 或 S 的情况下,变量 v 会分别按 T 或 S 类型保存 i 拥有的值。在默认(即没有匹配)的情况下,变量 v 与 i 的接口类型和值相同。

package main

import "fmt"

func do(i 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)
	}
}

func main() {
	do(21)
	do("hello")
	do(true)
}

// output
Twice 21 is 42
"hello" is 5 bytes long
I don't know about type bool!


Stringer

fmt 包中定义的 Stringer 是最普遍的接口之一。

type Stringer interface {
    String() string
}

Stringer 是一个可以用字符串描述自己的类型。fmt 包(还有很多包)都通过此接口来打印值。

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)
}

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


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
}

(与 fmt.Stringer 类似,fmt 包在打印值时也会满足 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)

error 为 nil 时表示成功;非 nil 的 error 表示失败。

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)
	}
}

// output
at 2009-11-10 23:00:00 +0000 UTC m=+0.000000001, it didn't work


Reader

io 包指定了 io.Reader 接口,它表示从数据流的末尾进行读取。

Go 标准库包含了该接口的许多实现,包括文件、网络连接、压缩和加密等等。

io.Reader 接口有一个 Read 方法:

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

Read 用数据填充给定的字节切片并返回填充的字节数和错误值。在遇到数据流的结尾时,它会返回一个 io.EOF 错误。

示例代码创建了一个 strings.Reader 并以每次 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
		}
	}
}

// output
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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