Go语言基础知识

Posted 2020-11-25 windsun

第一个Go程序

第一个简单的HelloGo程序hello.go

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    fmt.Println("hello,Go!")
}

• 定义一个包名位main，main是可执行程序的包名，所有Go源文件必须有一个包声明语句，通过包名管理命名空间
• import 引入一个外部包 fmt，可以是标准库的包，也可以是第三方自定义的包，fmt是标准输入/输出包
• func 关键字声明定义一个函数，函数名为main，main代表程序的入口函数
• 调用fmt包里的Println函数打印一句话

注意：

• 源程序以.go结尾
• 默认为UTF-8编码
• 标识符区分大小写
• 语句结尾分号可以忽略不写
• 函数以func开头，函数体的{必须在函数头所在行尾部，不能单独起一行
• 调用包里方法通过.访问符

• main函数所在的包名必须是main

  标识符和关键字

  标识符用来定义变量、类型、常量等语法对象的符号名称，不能使用语言预留的标识符，会导致歧义

Go的标识符构规则：标识符由若干个字母、下划线_、和数字组成，且第一个字符必须是字母。字母区分大小写，Unicode可以作为标识符构成，但不建议这样使用。不能包含空格。
注意：

• 标识符的命名要尽量采取简短且有意义；
• 不能和标准库中的包名重复；

• 为变量、函数、常量命名时采用驼峰命名法，例如 stuName、getVal；
  

• 关键字：语言保留的特定语法含义的标识符
• 数据类型标识符：语言基本的内置类型，用在变量和常量声明，Go是强类型静态编译型语言，可以自动推到类型，但定义新的类型时必须指定类型标识符
• 常量标识符：代表一个常量值，表达特殊的含义
• 空白标识符：_用来声明一个匿名的变量，在赋值表达式的左端，空白标识符也通常被用作占位，比如忽略多个返回值中的一个

• 内置函数：是高级语言的一种语法糖，由于语言内置，不需要使用import来引入，内置函数具有全局可见性

变量和常量

通过一个标识符绑定一块内存地址，如果内训可以修改，则为变量，不能修改为常量
基本类型变量声明：

1. 显示完整声明

   var 变量名 类型 [ = 值]

• 变量声明后会立即为其分配空间
• 不指定初始值默认初始化为零值

1. 短类型声明

   变量名 := 值

• :=这只能出现在
• Go 编译器会自动进行数据类型推断

• Go 支持多个类型变量同时声明并赋值
  如：

  a , b := 1 , "hello"

  Go 语言提供自动内存管理，不需要关心变量的生存期和存放位置，编译器使用栈逃逸技术能够自动为变量分配空间：可能在栈上，也可能在堆上。

常量
常量分为布尔类型、字符串类型、数值型常量，存储在只读段里。
预声明标识符itoa用在常量声明中，初始值为0。一组多个常量同时声明其值逐行增加，itoa可以看作自增的枚举变量，专门用来初始化常量。

    //类似枚举的iota
    const (
        c0 = iota // c0 == 0
        c1 = iota // c1 == 1
        c2 = iota // c2 == 2
    )

    //简写模式
    const (
        c0 = iota // c0 == 0
        c1        // c1 == 1
        c2        // c2 == 2
    )

    //分开的const语句
    const x = iota // x == 0
    const y = iota // y == 0

基本数据类型

布尔型
关键字bool，取值true和false
声明的bool变量如果不初始化，默认为false

var ok bool
ok = true

或者

ok := false

bool类型与整数类型不能相互转换
bool类型用在：比较表达式和逻辑表达式的结果，if和for的条件部分一定是布尔类型的值或表达式

整型
不同类型的整形必须进行强制类型转换

var a int = 1
var b int32 = 2
b = a //error

整形支持算术运算和位运算，算术表达式和位操作的结果还是整型

var a int = (1 + 2) * 3
var b int = 1000 >> 2

浮点型
用于表示包含小数数据，有两种类型分别是float32和float64
浮点数自动类型推倒位float64

var b := 10.00 

计算机很难对浮点型数精确存储，两个浮点数之间不要用==或!=进行比较，高精度科学计算使用math

复数型
在计算机中使用两个浮点数表示，一个表示实部，一个表示虚部，complex64是由两个float32构成的，complex128是由两个float64构成的。复数的字面量表示和数学表示法一样。

var v1 complex64 = 3.1 + 5i
v2 := 3.1 + 6i

//Go有三个函数处理复数
var v = complex(2.1, 3) //构造一个复数
a := real(v1)           //返回复数的实部
b := image(v2)          //返回复数的虚部

字符串类型

• 字符串初始化可以使用字符串字面常量

var a = "hello world"

• 字符串是常量，可以通过类似数组索引访问字节单元，但不能修改某字节的值

var a = "hello,world"
b := a[0]
a[1] = 'a' //error

• 字符串转换为切片[]byte(s)时候要慎用，尤其是数据量较大时候，每次转换都需要赋值大量的内容

a := "hello,world"
b := []byte(a)

• 字符串末尾不包含NULL字符，和C/C++不一样
• 字符串底层实现是一个二元数据结构，一个是指向字节数组的起点，另一个是长度，如：

type stringStruct struct {
    str unsafe.Pointer  //指向底层字节数组的指针
    len int //字节数组的长度
}

• 基于字符串创建的切片和源字符串指向相同的底层字符串数组，一样不能修改，对字符串的切片操作返回的子串仍然是string，而非slice

a := "hello,world"
b := a[0:4]
c := a[1:]
d := a[:4]

• 字符串和切片的转换：字符串可以转换为字节数组，也可以转换为Unicode的字数组

a := "hello,world"
b := []byte(a)
c := []rune(a)

• 字符串的运算：拼接、求长度、遍历

a := "hello"
b := "world"
c := a + b  //字符串拼接
len(a)  //len函数获取字符串的长度
d := "hello,世界"
//遍历字节数组
for i := 0; i<len(d); i++ {
    fmt.Println(d[i])
}
//遍历rune数组
for i, v :=range d {
    fmt.Println(i,v)
}

rune类型
Go内置两种字符类：1.byte的字节类型；2.表示Unicode编码的字符rune。
rune在Go内部是int32类型的别名，占用4个字节。
Go语言默认字符编码就是UTF-8类型的，如果需要特殊的编码转换，使用Unicode/UTF-8标准包。

复合数据类型

复合类型是由其他类型组合而成的类型。
Go的基本符合数据类型有：指针、数组、切片、字典、通道、结构、接口。

指针
指针的声明类型为*T, Go同样支持多级指针**T。通过在变量名前面加&来获取变量的地址。

• 在赋值语句中，T出现在“=”左边表示指针声明，T出现在“=”右边表示取指针指向的值（varName为变量名）。

var a =ll
p := &a

• 结构体指针访问结构体字段仍然使用“.”点操作符，Go语言没有“>”操作符。

    type User struct {
        name string
        age  int
    }
    andes := User{
        name: "andes",
        age:  18,
    }
    p := &andes
    fmt.Println(p.name) //p.name通过“.”操作符访问成员变量

• Go不支持指针的运算。Go由于支持垃圾回收，如果支持指针运算，则会给垃圾回收的实现带来很多不便，在C和C++里面指针运算很容易出现问题，因此Go直接在语言层面禁止指针运算。

    a := 1234
    p := &a
    p++ //不允许，报non-numeric type*int错误

• 函数中允许返回局部变量的地址。
  Go编译器使用“栈逃逸”机制将这种局部变量的空间分配在堆上。

func sum(a, b int) *int {
    sum := a + b
    return &sum //允许，sum会分配在heap上
}

数组
数组的类型名是[n]类型，其中n是数组长度。比如一个包含2个int类型元素的数组类型可表示为[2]int。数组一般在创建时通过字面量初始化，单独声明一个数组类型变量而不进行初始化是没有意义的。

    var arr [2]int                       //声明一个有两个整型的数组,但元素默认值都是0,一般很少这样使用
    array := [...]float64{7.0, 8.5, 9.1} //[...1后面跟字面量初始化列表

• 数组的初始化

a := [3]int{1, 2, 3}   //指定长度和初始化字面量
a := [...]int{1, 2, 3} //不指定长度,但是由后面的初始化列表数量来确定其长度
a := [3]int{1: 1, 2: 3}   //指定总长度,并通过索引值进行初始化,没有初始化元素时使用类型默认值
a := [...]int{1: 1, 2: 3} //不指定总长度,通过索引值进行初始化,数组长度由最后一个索引值确定,没有指定索引的元素被初始化为类型的零值

• 数组的特点
  （1）数组创建完长度就固定了，不可以再追加元素。
  （2）数组是值类型的，数组赋值或作为函数参数都是值拷贝。
  （3）数组长度是数组类型的组成部分，[10]int和[20]int表示不同的类型。
  （4）可以根据数组创建切片。
• 数组元素访问

a := [...]int{1, 2, 3}
b := a[0]
for i,v := range a {
    //...
}

• 数组长度

a :=[...]int{1,2,3}
alength := len(a)
for i:=0; i<alength; i++ {
    //...
}

切片(slice)
数组的定长性和值拷贝限制了其使用场景，Go提供了另一种数据类型slice（切片），这是一种变长数组，其数据结构中有指向数组的指针，所以是一种引用类型。
在Go中，几乎所有场景，可以使用切片代替数组

ll type slice struct {
    array unsafe.Pointer
    len int
    cap int
}

Go为切片维护三个元素：指向底层数组的指针、切片的元素数量、底层数组的容量。

• 切片创建

1. 由数组创建
   创建语法array [begin:end].
   array表示数组名；
   begin表示开始索引，可以不指定，默认是0；
   end表示结束索引，可以不指定，默认是len（array）。
   array[begin:end]表示一个包含end-begin个元素的切片(切片容量)，第一个元素是aray[b]，最后一个元素是array[e-1]。
   注意：按数组下标算，左闭右开，表示包含begin下表，不包含end下标

var array = [...]int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6}
s1 :=  array[0:4]   //[0 1 2 3]
s2 := array[:4] //[0 1 2 3]
s3 := array[2:] //[2 3 4 5 6]

1. 内置函数make创建切片

a := make([]int, 10)    //len = 10, cap = 10, 结果为[0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]
b := make([]int, 10, 15)    //len = 10, cap = 15, 结果为[0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]

1. 直接声明切片类型变量

var a []int //结果为[]

直接声明切片类型变量是没有意义的，此时切片的底层的数据结构

• 切片的操作
  内置函数len()返回切片长度。
  内置函数cap()返回切片底层数组容量。
  内置函数append()对切片追加元素。
  内置函数copy()用于复制一个切片。

    a := [...]int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6}
    b := make([]int, 2, 4)
    c := a[0:3]
    
    fmt.Println(len(b)) //2
    fmt.Println(cap(b)) //4
    
    b = append(b, 1)
    fmt.Println(b)      //[0 0 1]
    fmt.Println(len(b)) //3
    fmt.Println(cap(b)) //4
    
    b = append(b, c...)
    fmt.Println(b)      //[0 0 1 0 1 2]
    fmt.Println(len(b)) //6
    fmt.Println(cap(b)) //cap(b)=8,底层数组发生扩展
    
    d := make([]int, 2, 2)
    copy(d, c)          //copy只会复制d和c中长度最小的
    fmt.Println(d)      //[0 1]
    fmt.Println(len(d)) //2
    fmt.Println(cap(d)) //2

注意：
向切片增加元素时，切片的容量会自动增长。1024 以下时，一两倍方式增长。

• 字符串和切片的相关转换

str := "hello world"
a := []byte(str)    //／将字符串转换为[]byte类型切片
b := []tune(str)    //将字符串转换为[]rune类型切片

字典(map)
Go语言内置的字典类型叫map。map的类型格式是：map[K]T，其中K可以是任意可以进行比较的类型，T是值类型。map也是一种引用类型。

• map的创建。

1. 使用字面量创建。

ma := map[string]int {"a":1,"b":2}
fmt.Println(ma["a"])
fmt.Println(ma["b"])

1. 使用内置make创建。

make(map[k]T)   //map的容量使用默认位
make(map[K)T , len) //map 的容量使用给定 len 值

mpl := make(map[int]string)
mp2 := make(map[int]string , 10) 

mpl[1] = "tom"
mp2[1] = "pony"

• map支持的操作
  map的单个键值访问格式为mapName[key]，更新某个key的值时mapName[key]放到等号左边，访问某个key的值时mapName[key]放在等号的右边。
  可以使用range遍历一个map类型变量，但是不保证每次迭代元素的顺序。
  删除map中的某个键值，使用如下语法：delete(mapName，key)。delete是内置函数，用来删除map中的某个键值对。
  可以使用内置的len()函数返回map中的键值对数量。

    mp := make(map[int]string)
    mp[1] = "tom"
    mp[2] = "pony"
    mp[3] = "jaky"

    delete(mp, 3)

    fmt.Println(len(mp)) //2

    for k, v := range mp {
        fmt.Println("key=", k, "value=", v)
    }
    //key= 1 value= tom
    //key= 2 value= pony

注意：
Go内置的map不是并发安全的，并发安全的map可以使用标准包sync中的map。
不要直接修改map value内某个元素的值，如果想修改map的某个键值，则必须整体赋值。

    type User struct {
        name string
        age  int
    }
    ma := make(map[int]User)
    andes := User{
        name: "andes",
        age:  18,
    }
    ma[1] = andes
    //ma[1].age = 19 //ERROR ，不能通过 map 引用直接修改
    andes.age = 19
    ma[1] = andes           //必须整体替换 value
    fmt.Printf(" %v
", ma) //map[1:{andes 19}]

结构体(struct)
Go中的struct类型和C类似，由多个不同类型元素组合而成。这里面有两层含义：
第一，struct结构中的类型可以是任意类型；
第二，struct的存储空间是连续的，其字段按照声明时的顺序存放（注意字段之间有对齐要求）。
struct有两种形式：
一种是struct 类型字面量；
另一种是使用type声明的自定义struct类型。

1. struct类型字面量。
   struct类型字面量的声明格式：

struct { 
    FeildName FeildType 
    FeildName FeildType 
    FeildName FeildType
}

1. 自定义 truct 类型
   自定义 struct 类型声明格式如下

type TypeName struct { 
    FeildName Fe ldType
    FeildName FeildType 
    FeildName FeildType
}

实际使用struct字面量的场景不多，更多的时候是通过type自定义一个新的类型来实现的。
type是自定义类型的关键字，不但支持struct类型的创建，还支持任意其他子定义类型的创建。

    type Person struct {
        Name string
        Age  int
    }
    
    type Student struct {
        *Person
        Number int
    }
    
    //不推荐这种初始化方式，一旦truct加字段，则整个初始化语句会报
    a := Person{"Tom", 21}
    //推荐这种使用 Feild 名字的初始化方式，没有指定的字段则默认初始化为类型的零值
    p := &Person{
        Name: "tata",
        Age:  12,
    }
    s := Student{
        Person: p,
        Number: 110,
    }

控制结构

现代计算机存储结构无论“普林斯顿结构”，还是“哈佛结构”，程序指令都是线性地存放在存储器上。程序执行从本质上来说就是两种模式：顺序和跳转。

顺序就是按照程序指令在存储器上的存放顺序逐条执行。
跳转就是遇到跳转指令就跳转到某处继续线性执行。

顺序在Go里面体现在从main函数开始逐条向下执行，就像我们的程序源代码顺序一样；跳转在Go里面体现为多个语法糖，包括goto语句和函数调用、分支（if、switch、select）、循环（for）等。

跳转分为两种：一种是无条件跳转，比如函数调用和goto语句；一种是有条件的跳转，比如分支和循环。

if 语句
if后面的条件判断子句不需要用小括号括起来。
{必须放在行尾，和if或if else放在一行。
if后面可以带一个简单的初始化语句，并以分号分割，该简单语句声明的变量的作用域是整个if语句块，包括后面的else if和else分支。
Go语言没有条件运算符（a>b?a:b），这也符合Go的设计哲学，只提供一种方法做事情。
if分支语句遇到return后直接返回，遇到break则跳过break下方的if语句块。

if x <= y {
    return y
} else {
    return x
}

完整的if else 实例

if x := f(); x < y {
    return x
} else if x > z {
    return z
} else {
    return y
}

switch 语句
switch 语句会根据传入的参数检测井执行符合条件的分支。
switch和if 语句一样，switch后面可以带一个可选的简单的初始化语句。
switch后面的表达式也是可选的，如果没有表达式，则case子句是一个布尔表达式，而不是一个值，此时就相当于多重if else语句。
switch条件表达式的值不像C语言那样必须限制为整数，可以是任意支持相等比较运算的类型变量。
通过fallthough 语句来强制执行下一个case子句（不再判断下一个case子句的条件是否满足）。
switch 支持default 语句，当所有的case分支都不符合时，执行default 语句，并且default语句可以放到任意位置，并不影响 switch的判断逻辑。
switch和.(type)结合可以进行类型的查询，这个放到4.2节介绍。

switch i := "y"{//switch 后面可以带上一个初始化语
case "y","Y": //多个 case 值使用逗号分隔
    fmt.Println ("yes") //yes 
    fallthrough //fallthrough 会跳过接下来的 case 条件表达式，直接执行下一 case 语句
case "n","N":  
    fmt Println("no") //no
}

附加：
select 是一种类似于switch语法结构的分支语句。

for 语句

Go语言仅支持一种循环语句，即for语句。
Go对应C循环的三种场景如下。

1. 类似C里面的for循环语句

for init;condition;post{ }

1. 类似C里面的while 循环语句

for condition{ }

1. 类似C里面的while(1)死循环语句

for{ }

• for 语句对数组、切片、字符串、map、通道的访问

//访问map
for key, value := range map {}
for key := range map {}

//访问数组
for index, value := range array {}
for index := range array {}
for _, value := range array {}

//访问切片
for index, value := range slice {}
for index := range slice {}
for _, value := range slice {}

//访问通道
for value := range channel {}

标签和跳转

Go 语言使用标签（Lable）来标识一个语句的位置，用于goto、break、continue 语句的跳转，标签的语法是Lable:Statement。

• goto
  goto语句用于函数的内部的跳转，需要配合标签一起使用，具体的格式如下：

goto Lable 

goto Lable的语义是跳转到标签名后的语句处执行，goto语句有以下几个特点：

1. goto语句只能在函数内跳转。
2. goto语句不能跳过内部变量声明语句，这些变量在goto语句的标签语句处又是可见的。例如：

goto L //BAD，跳过v：=3这条语句是不允许的
V：=3
L：

goto 语句只能跳到同级作用域或者上层作用域内，不能跳到内部作用域内。例如：

if n%2==1{
    goto L1
}
for n > 0 {
    f()
    n--
}
L1:
    fn()
    n--

• break
  break用于函数内跳出for、switch、select语句的执行，有两种使用格式：
  单独使用，用于跳出break当前所在的for、switch、select语句的执行。
  和标签一起使用，用于跳出标签所标识的for、switch、select语句的执行，可用于跳出多重循环，但标签和break必须在同一个函数内。例如：

L1:
    for i := 0; ; i++ {
        for j := 0; ; j++ {
            if i >= 5 {
                break L1 //跳出L1标签所在的for循环break L1
            }
            if j > 10 {
                break //默认仅跳出离break最近的内层循环break
            }
        }
    }

• continue
  continue 用于跳出for循环的本次迭代，跳到for循环的下一次迭代的post语句处执行，也有两种使用格式：
  单独使用，用于跳出continue当前所在的for循环的本次迭代。
  和标签一起使用，用于跳出标签所标识的for 语句的本次迭代，但标签和continue必须在同一个函数内。例如：

L1:
    for i := 0; ; i++ {
        for j := 0; ; j++ {
            if i >= 5 {
                continue L1 //跳出L1标签所在的for循环i++处执行
            }

            if j > 10 {
                continue //默认仅跳出离continue最近的内层循环j++处执行
            }
        }
    }