go学习笔记(2):数据结构

Go语言不是一门面向对象的语言,没有对象和继承,也没有面向对象的多态、重写相关特性。 Go所拥有的是数据结构,它可以关联方法。Go也支持简单但高效的组合(Composition),请搜索面向对象和组合。 虽然Go不支持面向对象,但Go通过定义数据结构的方式,也能实现与Class相似的功能。 一个简单的例子,定义一个Animal数据结构: type Animal struct { name string speak string } 这就像是定义了一个class,有自己的属性。 在稍后,将会介绍如何向这个数据结构中添加方法,就像为类定义方法一样。不过现在,先简单介绍下数据结构。 数据结构的定义和初始化 除了int、string等内置的数据类型,我们可以定义structure来自定义数据类型。 创建数据结构最简单的方式: bm_horse := Animal{ name:"baima", speak:"neigh", } 注意,上面最后一个逗号","不能省略,Go会报错,这个逗号有助于我们去扩展这个结构,所以习惯后,这是一个很好的特性。 上面bm_horse := Animal{}中,Animal就像是一个类,这个声明和赋值的操作就像创建了一个Animal类的实例,也就是对象,其中对象名为bm_horse,它是这个实例的唯一标识符。这个对象具有属性name和speak,它们是每个对象所拥有的key,且它们都有自己的值。从面向对象的角度上考虑,这其实很容易理解。 还可以根据Animal数据结构再创建另外一个实例: hm_horse := Animal{ name:"heima", speak:"neigh", } bm_horse和hm_horse都是Animal的实例,根据Animal数据结构创建而来,这两个实例都拥有自己的数据结构。如下图: 从另一种角度上看,bm_horse这个名称其实是这个数据结构的一个引用。再进一步考虑,其实面向对象的类和对象也是一种数据结构,每一个对象的名称(即bm_horse)都是对这种数据结构的引用。关于这一点,在后面介绍指针的时候将非常有助于理解。 以下是两外两种有效的数据结构定义方式: // 定义空数据结构 bm_horse := Animal{} // 或者,先定义一部分,再赋值 bm_horse := Animal {name:"baima"} bm_horse.speak = "neigh" 此外,还可以省略数据结构中的key部分(也就是属性的名称)直接为数据结构中的属性赋值,只不过这时赋的值必须和key的顺序对应。 bm_horse := Animal{"baima","neigh"} 在数据结构的属性数量较少的时候,这种赋值方式也是不错的,但属性数量多了,不建议如此赋值,因为很容易混乱。 访问数据结构的属性 要访问一个数据结构中的属性,如下: package main import ("fmt") func main(){ type Animal struct { name string speak string } bm_horse := Animal{"baima","neigh"} fmt.Println("name:",bm_horse.name) fmt.Println("speak:",bm_horse.speak) } 前面说过,Animal是一个数据结构的模板(就像类一样),不是实例,bm_horse才是具体的实例,有自己的数据结构,所以,要访问自己数据结构中的数据,可以通过自己的名称来访问自己的属性: bm_horse.name bm_horse.speak 指针 bm_horse := Animal{}表示返回一个数据结构给bm_horse,bm_horse指向这个数据结构,也可以说bm_horse是这个数据结构的引用。 除此,还有另一种赋值方式,比较下两种赋值方式: bm_horse := Animal{"baima","neigh"} ref_bm_horse := &Animal{"baima","neigh"} 这两种赋值方式,有何不同? :=操作符都声明左边的变量,并赋值变量。赋值的内容基本神似: 第一种将整个数据结构赋值给变量bm_horse,bm_horse从此变成Animal的实例; 第二种使用了一个特殊符号&在数据结构前面,它表示返回这个数据结构的引用,也就是这个数据结构的地址,所以ref_bm_horse也指向这个数据结构。 那bm_horse和ref_bm_horse都指向这个数据结构,有什么区别?我打算用perl语言的语法来解释它们的区别,因为C和Go的指针太过"晦涩"。 perl中的引用 在Perl中,一个hash结构使用%符号来表示,例如: %Animal = ( name => "baima", speak => "neigh", ); 这里的"Animal"表示的是这个hash结构的名称,然后通过%+NAME的方式来引用这个hash数据结构。其实hash结构的名称"Animal"就是这个hash结构的一个引用,表示指向这个hash结构,只不过这个Animal是创建hash结构是就指定好的已命名的引用。 perl中还支持显式地创建一个引用。例如: $ref_myhash = \%Animal; %Animal表示的是hash数据结构,加上\表示这个数据结构的一个引用,这个引用指向这个hash数据结构。perl中的引用是一个变量,所以使用$ref_myhash表示。 也就是说,hash结构的名称Animal和$ref_myhash是完全等价的,都是hash结构的引用,也就是指向这个数据结构,也就是指针。所以,%Animal能表示取hash结构的属性,%$ref_myhash也能表示取hash结构的属性,这种从引用取回hash数据结构的方式称为"解除引用"。 另外,$ref_myhash是一个变量类型,而%Animal是一个hash类型。 引用变量可以赋值给另一个引用变量,这样两个引用都将指向同一个数据结构: $ref_myhash1 = $ref_myhash; 现在,$ref_myhash、$ref_myhash1和Animal都指向同一个数据结构。 Go中的指针:引用 总结下上面perl相关的代码: %Animal = ( name => "baima", speak => "neigh", ); $ref_myhash = \%Animal; $ref_myhash1 = $ref_myhash; %Animal是hash结构,Animal、$ref_myhash、$ref_myhash1都是这个hash结构的引用。 回到Go语言的数据结构: bm_horse := Animal{} hm_horse := &Animal{} 这里的Animal{}是一个数据结构,相当于perl中的hash数据结构: ( name => "baima", speak => "neigh", ) bm_horse是数据结构的直接赋值对象,它直接表示数据结构,所以它等价于前面perl中的%Animal。而hm_horse是Animal{}数据结构的引用,它等价于perl中的Animal、$ref_myhash、$ref_myhash1。 之所以Go中的指针不好理解,就是因为数据结构bm_horse和引用hm_horse都没有任何额外的标注,看上去都像是一种变量。但其实它们是两种不同的数据类型:一种是数据结构,一种是引用。 Go中的星号"*" 星号有两种用法: x *int表示变量x是一个引用,这个引用指向的目标数据是int类型。更通用的形式是x *TYPE *x表示x是一个引用,*x表示解除这个引用,取回x所指向的数据结构,也就是说这是 一个数据结构,只不过这个数据结构可能是内置数据类型,也可能是自定义的数据结构 x *int的x是一个指向int类型的引用,而&y返回的也是一个引用,所以&y的y如果是int类型的数据,&y可以赋值给x *int的x。 注意,x的数据类型是*int,不是int,虽然x所指向的是数据类型是int。就像前面perl中的引用只是一个变量,而其指向的却是一个hash数据结构一样。 *x代表的是数据结构自身,所以如果为其赋值(如*x = 2),则新赋的值将直接保存到x指向的数据中。 例如: package main import ("fmt") func main(){ var a *int c := 2 a = &c d := *a fmt.Println(*a) // 输出2 fmt.Println(d) // 输出2 } var a *int定义了一个指向int类型的数据结构的引用。a = &c中,因为&c返回的是一个引用,指向的是数据结构c,c是int类型的数据结构,将其赋值给a,所以a也指向c这个数据结构,也就是说*a的值将等于2。所以d := *a赋值后,d自身是一个int类型的数据结构,其值为2。 Go函数参数传值 Go函数给参数传递值的时候是以复制的方式进行的。 因为复制传值的方式,如果函数的参数是一个数据结构,将直接复制整个数据结构的副本传递给函数,这有两个问题: 函数内部无法修改传递给函数的原始数据结构,它修改的只是原始数据结构拷贝后的副本 如果传递的原始数据结构很大,完整地复制出一个副本开销并不小 例如,第一个问题: package main import ("fmt") type Animal struct { name string weight int } func main(){ bm_horse := Animal{ name: "baima", weight: 60, } add(bm_horse) fmt.Println(bm_horse.weight) } func add(a Animal){ a.weight += 10 } 上面的输出结果仍然为60。add函数用于修改Animal的实例数据结构中的weight属性。当执行add(bm_horse)的时候,bm_horse传递给add()函数,但并不是直接传递给add()函数,而是复制一份bm_horse的副本赋值给add函数的参数a,所以add()中修改的a.weight的属性是bm_horse的副本,而不是直接修改的bm_horse,所以上面的输出结果仍然为60。 为了修改bm_horse所在的数据结构的值,需要使用引用(指针)的方式传值。 只需修改两个地方即可: package main import ("fmt") type Animal struct { name string weight int } func main(){ bm_horse := &Animal{ name: "baima", weight: 60, } add(bm_horse) fmt.Println(bm_horse.weight) } func add(a *Animal){ a.weight += 10 } 为了修改传递给函数参数的数据结构,这个参数必须是直接指向这个数据结构的。所以使用add(a *Animal),既然a是一个Animal数据结构的一个实例的引用,所以调用add()的时候,传递给add()中的参数必须是一个Animal数据结构的引用,所以bm_horse的定义语句中使用&符号。 当调用到add(bm_horse)的时候,因为bm_horse是一个引用,所以赋值给函数参数a时,复制的是这个数据结构的引用,使得add能直接修改其外部的数据结构属性。 大多数时候,传递给函数的数据结构都是它们的引用,但极少数时候也有需求直接传递数据结构。 属于数据结构的函数 可以为数据结构定义属于自己的函数。 package main import ("fmt") type Animal struct { name string weight int } func (a *Animal) add() { a.weight += 10 } func main() { bm_horse := &Animal{"baima",70} bm_horse.add() fmt.Println(bm_horse.weight) // 输出80 } 上面的add()函数定义方式func (a *Animal) add(){},它所表示的就是定义于数据结构Animal上的函数,就像类的实例方法一样,只要是属于这个数据结构的实例,都能直接调用这个函数,正如bm_horse.add()一样。 构造器 面向对象中有构造器(也称为构造方法),可以根据类构造出类的实例:对象。 Go虽然不支持面向对象,没有构造器的概念,但也具有构造器的功能,毕竟构造器只是一个方法而已。只要一个函数能够根据数据结构返回这个数据结构的一个实例对象,就可以称之为"构造器"。 例如,以下是Animal数据结构的一个构造函数: func newAnimal(n string,w int) *Animal { return &Animal{ name: n, weight: w, } } 以下返回的是非引用类型的数据结构: func newAnimal(n string,w int) Animal { return Animal{ name: n, weigth: w, } } 一般上面的方法类型称为工厂方法,就像工厂一样根据模板不断生成产品。但对于创建数据结构的实例来说,一般还是会采用内置的new()方式。 new函数 尽管Go没有构造器,但Go还有一个内置的new()函数用于为一个数据结构分配内存。其中new(x)等价于&x{},以下两语句等价: bm_horse := new(Animal) bm_horse := &Animal{} 使用哪种方式取决于自己。但如果要进行初始化赋值,一般采用第二种方法,可读性更强: # 第一种方式 bm_horse := new(Animal) bm_horse.name = "baima" bm_horse.weight = 60 # 第二种方式 bm_horse := &Animal{ name: "baima", weight: 60, } 扩展数据结构的字段 在前面出现的数据结构中的字段数据类型都是简简单单的内置类型:string、int。但数据结构中的字段可以更复杂,例如可以是map、array等,还可以是自定义的数据类型(数据结构)。 例如,将一个指向同类型数据结构的字段添加到数据结构中: type Animal struct { name string weight int father *Animal } 其中在此处的*Animal所表示的数据结构实例很可能是其它的Animal实例对象。 上面定义了father,还可以定义son,sister等等。 例如: bm_horse := &Animal{ name: "baima", weight: 60, father: &Animal{ name: "hongma", weight: 80, father: nil, }, } composition Go语言支持Composition(组合),它表示的是在一个数据结构中嵌套另一个数据结构的行为。 package main import ( "fmt" ) type Animal struct { name string weight int } type Horse struct { *Animal // 注意此行 speak string } func (a *Animal) hello() { fmt.Println(a.name) fmt.Println(a.weight) //fmt.Println(a.speak) } func main() { bm_horse := &Horse{ Animal: &Animal{ // 注意此行 name: "baima", weight: 60, }, speak: "neigh", } bm_horse.hello() } 上面的Horse数据结构中包含了一行*Animal,表示Animal的数据结构插入到Horse的结构中,这就像是一种面向对象的类继承。注意,没有给该字段显式命名,但可以隐式地访问Horse组合结构中的字段和函数。 另外,在构建Horse实例的时候,必须显式为其指定字段名(尽管数据结构中并没有指定其名称),且字段的名称必须和数据结构的名称完全相同。 然后调用属于Animal数据结构的hello方法,它只能访问Animal中的属性,所以无法访问speak属性。 很多人认为这种代码共享的方式比面向对象的继承更加健壮。 Go中的重载overload 例如,将上面属于Animal数据结构的hello函数重载为属于Horse数据结构的hello函数: package main import ( "fmt" ) type Animal struct { name string weight int } type Horse struct { *Animal // 注意此行 speak string } func (h *Horse) hello() { fmt.Println(h.name) fmt.Println(h.weight) fmt.Println(h.speak) } func main() { bm_horse := &Horse{ Animal: &Animal{ // 注意此行 name: "baima", weight: 60, }, speak: "neigh", } bm_horse.hello() } 转载请注明出处:https://www.cnblogs.com/f-ck-need-u/p/9834459.html 如果觉得文章不错,还请帮忙点下"推荐",各位的支持,能激发和鼓励我更大的写作热情。谢谢! 作者:骏马金龙 出处:http://www.cnblogs.com/f-ck-need-u/ Linux运维交流群:710427601 Linux&shell系列文章:http://www.cnblogs.com/f-ck-need-u/p/7048359.html 网站架构系列文章:http://www.cnblogs.com/f-ck-need-u/p/7576137.html MySQL/MariaDB系列文章:https://www.cnblogs.com/f-ck-need-u/p/7586194.html Perl系列:https://www.cnblogs.com/f-ck-need-u/p/9512185.html Go系列:https://www.cnblogs.com/f-ck-need-u/p/9832538.html 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