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Go语言结构介绍

[日期:2019-03-19] 来源:Linux社区  作者:itbsl [字体: ]

Go通过类型别名(alias types)和结构体的形式支持用户自定义类型,或者叫定制类型。一个带属性的结构体试图表示一个现实世界中的实体。结构体是复合类型(composite types),当需要定义一个类型,它由一系列属性组成,每个属性都有自己的类型和值的时候,就应该使用结构体,它把数据聚集在一起。然后可以访问这些数据,就好像它是一个独立实体的一部分。结构体也是值类型,因此可以通过new函数来创建

组成结构体类型的那些数据称为字段(fields)。每个字段都有一个类型和一个名字;在一个结构体中,字段名字必须是唯一的。

Go语言结构介绍

我们为什么需要结构体?

编程语言,终究是为了解决我们现实生活中的问题,生活中的事物(如人)都有属性(嘴、胳膊)和方法(行走、跳跃)。使用之前的普通类型和数组来表示这些是不方便的,结构体就像其它编程语言中的类(class),包含了一系列的属性和方法,结构体能够更好的描述事物,更好的解决问题。

tips:属性即字段

结构体定义

结构体定义的一般方式如下:

type identifier struct {
    field1 type1
    field2 type2
    ...
}

示例:

type Student struct {
    Name  string
    Age   int
    Score float64
}

type T struct{a,b int}也是合法的语法,它更适用于简单的结构体。

结构体的字段可以是任何类型,甚至是结构体本身,也可以是函数或者接口。可以声明结构体类型的一个变量,然后像下面这样给它的字段赋值:

var s T
s.a = 6
s.b = 8

数组可以看作是一种结构体类型,不过它使用下标而不是具名的字段。

创建结构体实例

创建结构体实例有两种方式,一种是普通方式(var t T)创建,另一种是使用new()方法来创建对应结构体的实例。

普通方式创建结构体实例

声明var t T会给t分配内存,并零值化内存,这个时候t的类型是T。语法如下

var t T

示例:

package main

import "fmt"

type Person struct {
    Name string
    age  int
}

func main() {

    var p Person

    p = Person{Name:"黄忠", age:35}

    fmt.Println(p)
}

new()创建结构体实例

使用 new 函数给一个新的结构体变量分配内存,它返回指向已分配内存的指针: var t *T = new(T) ,如果需要可以把这条语句放在不同的行(比如定义是包范围的,但是分配却没有必要在开始就做)。

var t *T = new(T)

写这条语句的惯用方法是:t := new(T),变量 t 是一个指向 T 的指针(t的类型是*T),此时结构体字段的值是它们所属类型的零值。

示例:

package main

import "fmt"

type Person struct {
    Name string
    age  int
}

func main() {

    var p *Person = new(Person)

    (*p).Name = "黄忠" //也可以简写成 p.Name = "黄忠",编译器在编译时会优化自动帮我们加上
    (*p).age  = 34    //也可以简写成 p.age = 34

    fmt.Println(*p)
}

在创建一个结构体变量后,如果没有给字段赋值,都对应一个零值(默认值)。在首次使用结构体里的引用字段的时候一定要先make()或者使用字面量的方式初始化才能再使用。

例如:

package main

import "fmt"

type Person struct {
    Name string
    Age  int
    Scores [5]float64
    ptr *int    //指针
    slice []int //切片
    mp map[string]string  //map
}

func main() {

    var p Person

    p.Name = "黄忠"
    p.Age  = 34
    p.Scores[0] = 12

    //使用引用类型字段,要先初始化内存,才能使用,或者使用字面量方式初始化
    p.ptr = new(int)
    *p.ptr = 4

    p.slice = []int{1, 2, 3, 4}

    p.mp = make(map[string]string)
    p.mp["test"] = "hello"

    fmt.Println(p)

}

结构体实例初始化

初始化实例的常规方式如下:

package main

import "fmt"

type Person struct {
    Name string
    age  int
}

func main() {

    var p3 Person
    p3.Name = "狄仁杰"
    p3.age  = 34
    fmt.Println(p3)
}

上面的代码中使用了(.语法)来给属性/字段赋值,在Go语言中这叫选择器(selector),无论变量是一个结构体类型还是一个结构体类型指针,都使用同样的 选择器符(selector-notation) 来引用结构体的字段/属性。(注:字段即属性)

还有更简单的方式就是使用混合字面量语法(composite literal syntax)

时间间隔(开始和结束时间以秒为单位)是使用结构体的一个典型例子:

type Interval struct {
    start int
    end   int
}
intr := Interval{0, 3}   //(A)
intr := Interval{end:5, start:1} //(B)
intr := Interval{end:5} //(C)

在(A)中,值必须以字段在结构体定义时的顺序给出,& 不是必须的。(B)显示了另一种方式,字段名加一个冒号放在值的前面,这种情况下值的顺序不必一致,并且某些字段还可以被忽略掉,就像(C)中那样。

示例:

package main

import "fmt"

type Person struct {
    Name string
    age  int
}

func main() {

    //方法一:混合字面量方法,
    var p Person
    p = Person{Name:"黄忠", age:35}

    //方法2:混合字面量方法(和上面的不同点是没有指定属性名,这里值的顺序必须按照属性顺序来写)
    var p2 Person
    p2 = Person{"小乔", 16}

    fmt.Println(p)
    fmt.Println(p2)

}

聊聊给结构体字段赋值

来看看下面的代码:

package main

import "fmt"

type Person struct {
    Name string
    Age  int
}

func main() {

    var p *Person = new(Person)

    //对指针有了解的人都知道这里本来应该写成(*p).Name = "黄忠" (*p).Age = 34
    //但是为什么写成p.Name和p.Age也可以呢?
    //这是因为编译器在内部帮我们做了优化,在编译时会自动帮我们加上,让我们在书写代码的时候更加的方便快捷
    //但是我们应当知道,这里本应该写成(*p).Name = "黄忠" (*p).Age = 34
    //因为.运算符比*运算符优先级高,所以把*p用括号括起来
    p.Name = "黄忠"
    p.Age  = 34

    fmt.Println(*p)

}

结构体类型实例和指向它的指针内存布局

说明了结构体类型实例和一个指向它的指针的内存布局:

type Point struct {
    x int
    y int
}

使用new初始化:

作为结构体字面量初始化:

Go 语言中,结构体和它所包含的数据在内存中是以连续块的形式存在的,即使结构体中嵌套有其他的结构体,这在性能上带来了很大的优势。不像 Java 中的引用类型,一个对象和它里面包含的对象可能会在不同的内存空间中,这点和 Go 语言中的指针很像。下面的例子清晰地说明了这些情况:

type Rect1 struct{Min, Max Point}
type Rect2 struct{Min, Max *Point}

结构体的方法

方法与函数及其类似,本质上是一样的,只不过方法比函数多了接收者。也就是下图中的(1)

示例:

定义了一个Person结构体,并且Person结构体定义了一个OutputName的方法,该方法属于Person结构体,该方法只能通过Person结构体的实例来调用,

package main

import "fmt"

type Person struct {
    Name string
    Age  int
}

func (p Person) OutputName()  {
    fmt.Println(p.Name)
}
func main() {

    var test Person
    test.Name = "黄忠"
    test.OutputName()
}

面向对象

组合(继承)

Go语言实现继承的方式和其它大多数编程语言不太一样,Go原因是通过组合来实现的。比如一个人具有姓名、年龄等属性,而学生不仅具有该人类的各项属性,而且还有分数,年级等额外属性,此时就可以在学生结构体中组合人结构体来简化代码,代码如下:

package main

import "fmt"

type Person struct {
    Name string //姓名
    Age  int    //年龄
}

type Student struct {
    Person
    score float64  //分数
    grade int  //年级
}

func main() {

    var stu Student

    stu.Name = "黄忠"  //stu.Person.Name = "黄忠"
    stu.Age  = 34     //stu.Person.Age  = 34
    stu.score = 99
    stu.grade = 11

    fmt.Println(stu) //输出: {{黄忠 34} 99 11}
}

对上面代码的小结:

(1) 当我们直接通过stu访问字段或方式时,执行流程如下,比如stu.Name

(2) 编译器会先看stu对应的类型有没有Name,如果有,则直接调用Student类型的Name字段

(3) 如果没有就去Student中嵌入的匿名结构体Person中有没有声明Name字段,如果有就调用,没有没有就继续查找…如果找不到就报错

(4) 当结构体匿名结构体有相同的字段或者方法时,编译器采用就近访问原则,如果希望访问匿名结构体的字段和方法,可以通过匿名结构体名来区分,如stu.Person.Name

(5) 结构体嵌入两个(或多个)匿名结构体,如两个匿名结构体有相同的字段和方法(同时结构体本身没有同名的字段和方法),在访问时,就必须明确指定匿名结构体名字,否则编译报错。

(6) 如果一个 struct 嵌套了一个有名结构体,这种模式就是组合,如果是组合关系,那么在访问组合的结构体的字段或方法时,必须带上结构体的名字

package main

import "fmt" type Person struct { Name string //姓名 Age int //年龄 } type Student struct { person Person //有名结构体 score float64 //分数 grade int //年级 } func main() { var stu Student stu.person.Name = "黄忠" stu.person.Age = 34 stu.score = 99 stu.grade = 11 fmt.Println(stu) //输出: {{黄忠 34} 99 11} }

继承带来的便利

代码的复用性提高了

代码的扩展性和维护性提高了

结构体使用注意事项

  1. 结构体是用户单独定义的类型,和其它类型进行转换时,需要有完全相同的字段(名字、个数和类型),示例如下:

    package main
    
    import "fmt"
    
    type A struct {
     Num int
    }
    
    type B struct {
     Num int
    }
    
    func main() {
    
     var a A
     var b B
    
     b.Num = 3
     a = A(b)
    
     fmt.Println(a, b)
    }
  2. 结构体是值类型,在方法调用中遵守值类型的传递机制,是值拷贝传递方式

  3. 如程序员希望在方法中,修改结构体变量的值,可以通过结构体指针的方式来处理

    package main
    
    import "fmt"
    
    type Person struct {
     Name string
     Age  int
    }
    
    func (p *Person) modifyName()  {
     p.Name = "小乔"
    }
    func main() {
    
     var test Person
     test.Name = "黄忠"
     test.modifyName()
    
     fmt.Println(test.Name) //输出小乔
    }
  4. Go中的方法作用在指定的数据类型上的(即:和指定的数据类型绑定),因此自定义类型都可以有方法, 而不仅仅是struct,比如int, float64等都可以有方法

    package main
    
    import "fmt"
    
    type Integer int
    
    func (i Integer) print() {
     fmt.Println("i = ", i)
    }
    
    func main() {
    
     var i Integer = 4
     i.print()
    }
  5. 方法的访问范围控制的规则,和函数一样,方法名首字母小写,只能在本包访问,方法首字母大写,可以在本包和其它包访问。

  6. 如果一个类型实现了String()这个方法,那么fmt.Println默认会调用这个变量的String()进行输出

    package main
    
    import "fmt"
    
    type Student struct {
     Name string
     Age  int
    }
    //给*Student实现方法String()
    func (stu *Student) String() string {
     str := fmt.Sprintf("Name = [%v], Age = [%v]", stu.Name, stu.Age)
     return str
    }
    
    func main() {
    
     stu := Student{
         Name: "Jane",
         Age : 30,
     }
    
     //如果实现了*Student类型的String方法,就会自动调用
     fmt.Println(&stu)
    }

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