Go 语言简介（上）— 语法

phylixal 2013-03-14

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　　周末天气不好，只能宅在家里，于是就顺便看了一下 Go 语言，觉得比较有意思，所以写篇文章介绍一下。我想写一篇你可以在乘坐地铁或公交车上下班时就可以初步了解一门语言的文章。所以，下面的文章基本没有文字，只有代码和注释。只需要你对C语言，Unix，Python 有一点基础，我相信你会在 30 分钟左右读完并对 Go 语言有一些初步了解的。

　　Hello World

　　文件名 hello.go

package main //声明本文件的 package 名
 
import "fmt" //import 语言的 fmt 库——用于输出
 
func main () {
    fmt.Println ("hello world")
}

　　运行

　　你可以有两种运行方式，

　　解释执行（实际是编译成a.out 再执行）

$go run hello.go
hello world

　　编译执行

$go build hello.go
 
$ls
hello hello.go
 
$./hello
hello world

　　自己的 package

　　你可以使用 GOPATH 环境变量，或是使用相对路径来 import 你自己的 package。

　　Go 的规约是这样的：

　　1）在 import 中，你可以使用相对路径，如 ./或 ../ 来引用你的 package

　　2）如果没有使用相对路径，那么，go 会去找$GOPATH/src/目录。

　　使用相对路径

import "./haoel"  //import 当前目录里 haoel 子目录里的所有的 go 文件

　　使用 GOPATH 路径

import "haoel"  //import 环境变量 $GOPATH/src/haoel 子目录里的所有的 go 文件

　　fmt 输出格式

　　fmt 包和 libc 里的那堆使用 printf， scanf，fprintf，fscanf 很相似。下面的东西对于C程序员不会陌生。

　　注意：Println 不支持，Printf 才支持%式的输出：

package main
 
import "fmt"
import "math"
 
func main () {
    fmt.Println ("hello world")
 
    fmt.Printf("%t\n", 1==2)
    fmt.Printf("二进制：%b\n", 255)
    fmt.Printf("八进制：%o\n", 255)
    fmt.Printf("十六进制：%X\n", 255)
    fmt.Printf("十进制：%d\n", 255)
    fmt.Printf("浮点数：%f\n", math.Pi)
    fmt.Printf("字符串：%s\n", "hello world")
}

　　当然，也可以使用如\n\t\r这样的和C语言一样的控制字符

　　变量和常量

　　变量的声明很像 javascript，使用 var 关键字。注意：go 是静态类型的语言，下面是代码：

//声明初始化一个变量
var  x int = 100
var str string = "hello world"</pre>
//声明初始化多个变量
var  i, j, k int = 1, 2, 3
 
//不用指明类型，通过初始化值来推导
var b = true //bool 型

　　还有一种定义变量的方式（这让我想到了 Pascal 语言，但完全不一样）

x := 100 //等价于 var x int = 100;

　　常量很简单，使用 const 关键字：

const s string = "hello world"
const pi float32 = 3.1415926

　　数组

　　直接看代码（注意其中的 for 语句，和C很相似吧，就是没有括号了）

func main () {
    var a [5]int
    fmt.Println ("array a:", a)
 
    a[1] = 10
    a[3] = 30
    fmt.Println ("assign:", a)
 
    fmt.Println ("len:", len (a))
 
    b := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
    fmt.Println ("init:", b)
 
    var c [2][3]int
    for i := 0; i < 2; i++ {
        for j := 0; j < 3; j++ {
            c[i][j] = i + j
        }
    }
    fmt.Println ("2d: ", c)
}

　　运行结果：

array a: [0 0 0 0 0]
assign: [0 10 0 30 0]
len: 5
init: [1 2 3 4 5]
2d:  [[0 1 2] [1 2 3]]

　　数组的切片操作

　　这个很 Python 了。

a := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
 
b := a[2:4] // a[2] 和 a[3]，但不包括a[4]
fmt.Println (b)
 
b = a[:4] // 从 a[0]到a[4]，但不包括a[4]
fmt.Println (b)
 
b = a[2:] // 从 a[2]到a[4]，且包括a[2]
fmt.Println (b)

　　分支循环语句

　　if 语句

　　注意：if 语句没有圆括号，而必需要有花括号

//if 语句
if x % 2 == 0 {
    //...
}
//if - else
if x % 2 == 0 {
    //偶数...
} else {
    //奇数...
}
 
//多分支
if num < 0 {
    //负数
} else if num == 10 {
    //零
} else {
    //正数
}

　　switch 语句

　　注意：switch 语句没有 break，还可以使用逗号 case 多个值

switch i {
    case 1:
        fmt.Println ("one")
    case 2:
        fmt.Println ("two")
    case 3:
        fmt.Println ("three")
    case 4,5,6:
        fmt.Println ("four, five, six")
    default:
        fmt.Println ("invalid value!")
}

　　for 语句

　　前面你已见过了，下面再来看看 for 的三种形式：（注意：Go 语言中没有 while）

//经典的 for 语句 init; condition; post
for i := 0; i<10; i++{
     fmt.Println (i)
}
 
//精简的 for 语句 condition
i := 1
for i<10 {
    fmt.Println (i)
    i++
}
 
//死循环的 for 语句相当于 for (;;)
i :=1
for {
    if i>10 {
        break
    }
    i++
}

　　关于分号

　　从上面的代码我们可以看到代码里没有分号。其实，和C一样，Go 的正式的语法使用分号来终止语句。和C不同的是，这些分号由词法分析器在扫描源代码过程中使用简单的规则自动插入分号，因此输入源代码多数时候就不需要分号了。

　　规则是这样的：如果在一个新行前方的最后一个标记是一个标识符（包括像 int 和 float64 这样的单词）、一个基本的如数值这样的文字、或以下标记中的一个时，会自动插入分号：

break continue fallthrough return ++ -- ) }

　　通常 Go 程序仅在 for 循环语句中使用分号，以此来分开初始化器、条件和增量单元。如果你在一行中写多个语句，也需要用分号分开。

　　注意：无论任何时候，你都不应该将一个控制结构（(if、for、switch 或 select）的左大括号放在下一行。如果这样做，将会在大括号的前方插入一个分号，这可能导致出现不想要的结果。

　　map

　　map 在别的语言里可能叫哈希表或叫 dict，下面是和 map 的相关操作的代码，代码很容易懂

func main (){
    m := make (map[string]int) //使用 make 创建一个空的 map
 
    m["one"] = 1
    m["two"] = 2
    m["three"] = 3
 
    fmt.Println (m) //输出 map[three:3 two:2 one:1] (顺序在运行时可能不一样)
    fmt.Println (len (m)) //输出 3
 
    v := m["two"] //从 map 里取值
    fmt.Println (v) // 输出 2
 
    delete(m, "two")
    fmt.Println (m) //输出 map[three:3 one:1]
 
    m1 := map[string]int{"one": 1, "two": 2, "three": 3}
    fmt.Println (m1) //输出 map[two:2 three:3 one:1] (顺序在运行时可能不一样)
 
    for key, val := range m1{
        fmt.Printf("%s => %d \n", key, val)
        /*输出：(顺序在运行时可能不一样)
            three => 3
            one => 1
            two => 2*/
    }
}

　　指针

　　Go 语言一样有指针，看代码

var i int = 1
var pInt *int = &i
//输出：i=1     pInt=0xf8400371b0       *pInt=1
fmt.Printf("i=%d\tpInt=%p\t*pInt=%d\n", i, pInt, *pInt)
 
*pInt = 2
//输出：i=2     pInt=0xf8400371b0       *pInt=2
fmt.Printf("i=%d\tpInt=%p\t*pInt=%d\n", i, pInt, *pInt)
 
i = 3
//输出：i=3     pInt=0xf8400371b0       *pInt=3
fmt.Printf("i=%d\tpInt=%p\t*pInt=%d\n", i, pInt, *pInt)

　　Go 具有两个分配内存的机制，分别是内建的函数 new 和 make。他们所做的事不同，所应用到的类型也不同，这可能引起混淆，但规则却很简单。

　　内存分配

　　new 是一个分配内存的内建函数，但不同于其他语言中同名的 new 所作的工作，它只是将内存清零，而不是初始化内存。new (T)为一个类型为T的新项目分配了值为零的存储空间并返回其地址，也就是一个类型为*T的值。用 Go 的术语来说，就是它返回了一个指向新分配的类型为T的零值的指针。

　　make (T, args)函数的目的与 new (T)不同。它仅用于创建切片、map 和 chan（消息管道），并返回类型T（不是*T）的一个被初始化了的（不是零）实例。这种差别的出现是由于这三种类型实质上是对在使用前必须进行初始化的数据结构的引用。例如，切片是一个具有三项内容的描述符，包括指向数据（在一个数组内部）的指针、长度以及容量，在这三项内容被初始化之前，切片值为 nil。对于切片、映射和信道，make 初始化了其内部的数据结构并准备了将要使用的值。如：

　　下面的代码分配了一个整型数组，长度为 10，容量为 100，并返回前 10 个数组的切片

make ([]int, 10, 100)

　　以下示例说明了 new 和 make 的不同。

var p *[]int = new ([]int)   // 为切片结构分配内存；*p == nil；很少使用
var v  []int = make ([]int, 10) // 切片v现在是对一个新的有 10 个整数的数组的引用
 
// 不必要地使问题复杂化：
var p *[]int = new ([]int)
fmt.Println (p) //输出：&[]
*p = make ([]int, 10, 10)
fmt.Println (p) //输出：&[0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]
fmt.Println ((*p)[2]) //输出： 0
 
// 习惯用法:
v := make ([]int, 10)
fmt.Println (v) //输出：[0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]

　　函数

　　老实说，我对 Go 语言这种反过来声明变量类型和函数返回值的做法有点不满（保持和C一样的不可以吗? 呵呵）

package main
import "fmt"
 
func max (a int, b int) int { //注意参数和返回值是怎么声明的
 
    if a > b {
        return a
    }
    return b
}
 
func main (){
    fmt.Println (max (4, 5))
}

　　函数返回多个值

　　Go 中很多 Package 都会返回两个值，一个是正常值，一个是错误，如下所示：

package main
import "fmt"
 
func main (){
    v, e := multi_ret ("one")
    fmt.Println (v,e) //输出 1 true
 
    v, e = multi_ret ("four")
    fmt.Println (v,e) //输出 0 false
 
    //通常的用法(注意分号后有e)
    if v, e = multi_ret ("four"); e {
        // 正常返回
    }else{
        // 出错返回
    }
}
 
func multi_ret (key string) (int, bool){
    m := map[string]int{"one": 1, "two": 2, "three": 3}
 
    var err bool
    var val int
 
    val, err = m[key]
 
    return val, err
}

　　函数不定参数

　　例子很清楚了，我就不多说了

func sum (nums ...int) {
    fmt.Print(nums, " ")  //输出如 [1, 2, 3] 之类的数组
    total := 0
    for _, num := range nums { //要的是值而不是下标
        total += num
    }
    fmt.Println (total)
}
func main () {
    sum (1, 2)
    sum (1, 2, 3)
 
    //传数组
    nums := []int{1, 2, 3, 4}
    sum (nums...)
}

　　函数闭包

　　nextNum 这个函数返回了一个匿名函数，这个匿名函数记住了 nextNum 中i+j的值，并改变了i,j的值，于是形成了一个闭包的用法

func nextNum () func () int {
    i,j := 1,1
    return func () int {
        var tmp = i+j
        i, j = j, tmp
        return tmp
    }
}
//main 函数中是对 nextNum 的调用，其主要是打出下一个斐波拉契数
func main (){
    nextNumFunc := nextNum ()
    for i:=0; i<10; i++ {
        fmt.Println (nextNumFunc ())
    }
}

　　函数的递归

　　和c基本是一样的

func fact (n int) int {
    if n == 0 {
        return 1
    }
    return n * fact (n-1)
}
 
func main () {
    fmt.Println (fact (7))
}

　　结构体

　　Go 的结构体和C的基本上一样，不过在初始化时有些不一样，Go 支持带名字的初始化。

type Person struct {
    name string
    age  int
    email string
}
 
func main () {
    //初始化
    person := Person{"Tom", 30, "tom@gmail.com"}
    person = Person{name:"Tom", age: 30, email:"tom@gmail.com"}
 
    fmt.Println (person) //输出 {Tom 30 tom@gmail.com}
 
    pPerson := &person
 
    fmt.Println (pPerson) //输出 &{Tom 30 tom@gmail.com}
 
    pPerson.age = 40
    person.name = "Jerry"
    fmt.Println (person) //输出 {Jerry 40 tom@gmail.com}
}

　　结构体方法

　　不多说了，看代码吧。

　　注意：Go 语言中没有 public, protected, private 的关键字，所以，如果你想让一个方法可以被别的包访问的话，你需要把这个方法的第一个字母大写。这是一种约定。

type rect struct {
    width, height int
}
 
func (r *rect) area () int { //求面积
    return r.width * r.height
}
 
func (r *rect) perimeter () int{ //求周长
    return 2*(r.width + r.height)
}
 
func main () {
    r := rect{width: 10, height: 15}
 
    fmt.Println ("面积: ", r.area ())
    fmt.Println ("周长: ", r.perimeter ())
 
    rp := &r
    fmt.Println ("面积: ", rp.area ())
    fmt.Println ("周长: ", rp.perimeter ())
}

　　接口和多态

　　接口意味着多态，下面是一个经典的例子，不用多说了，自己看代码吧。

//---------- 接口 --------//
type shape interface {
    area () float64 //计算面积
    perimeter () float64 //计算周长
}
 
//--------- 长方形 ----------//
type rect struct {
    width, height float64
}
 
func (r *rect) area () float64 { //面积
    return r.width * r.height
}
 
func (r *rect) perimeter () float64 { //周长
    return 2*(r.width + r.height)
}
 
//----------- 圆  形 ----------//
type circle struct {
    radius float64
}
 
func (c *circle) area () float64 { //面积
    return math.Pi * c.radius * c.radius
}
 
func (c *circle) perimeter () float64 { //周长
    return 2 * math.Pi * c.radius
}
 
// ----------- 接口的使用 -----------//
func interface_test () {
    r := rect {width:2.9, height:4.8}
    c := circle {radius:4.3}
 
    s := []shape{&r, &c} //通过指针实现
 
    for _, sh := range s {
        fmt.Println (sh)
        fmt.Println (sh.area ())
        fmt.Println (sh.perimeter ())
    }
}

　　错误处理 – Error 接口

　　函数错误返回可能是C/C++时最让人纠结的东西的，Go 的多值返回可以让我们更容易的返回错误，其可以在返回一个常规的返回值之外，还能轻易地返回一个详细的错误描述。通常情况下，错误的类型是 error，它有一个内建的接口。

type error interface {
    Error () string
}

　　还是看个示例吧：

package main
 
import "fmt"
import "errors"
 
//自定义的出错结构
type myError struct {
    arg  int
    errMsg string
}
//实现 Error 接口
func (e *myError) Error () string {
    return fmt.Sprintf("%d - %s", e.arg, e.errMsg)
}
 
//两种出错
func error_test (arg int) (int, error) {
    if arg < 0  {
         return -1, errors.New ("Bad Arguments - negtive!")
     }else if arg >256 {
        return -1, &myError{arg, "Bad Arguments - too large!"}
    }
    return arg*arg, nil
}
 
//相关的测试
func main () {
    for _, i := range []int{-1, 4, 1000} {
        if r, e := error_test (i); e != nil {
            fmt.Println ("failed:", e)
        } else {
            fmt.Println ("success:", r)
        }
    }
}

　　程序运行后输出：

failed: Bad Arguments - negtive!
success: 16
failed: 1000 - Bad Arguments - too large!

　　错误处理 – Defer

　　下面的程序对于每一个熟悉C语言的人来说都不陌生（有资源泄露的问题），C++使用 RAII 来解决这种问题。

func CopyFile (dstName, srcName string) (written int64, err error) {
    src, err := os.Open(srcName)
    if err != nil {
        return
    }
 
    dst, err := os.Create (dstName)
    if err != nil {
        return
    }
 
    written, err = io.Copy (dst, src)
    dst.Close()
    src.Close()
    return
}

　　Go 语言引入了 Defer 来确保那些被打开的文件能被关闭。如下所示：（这种解决方式还是比较优雅的）

func CopyFile (dstName, srcName string) (written int64, err error) {
    src, err := os.Open(srcName)
    if err != nil {
        return
    }
    defer src.Close()
 
    dst, err := os.Create (dstName)
    if err != nil {
        return
    }
    defer dst.Close()
 
    return io.Copy (dst, src)
}

　　Go 的 defer 语句预设一个函数调用（延期的函数），该调用在函数执行 defer 返回时立刻运行。该方法显得不同常规，但却是处理上述情况很有效，无论函数怎样返回，都必须进行资源释放。

　　我们再来看一个 defer 函数的示例：

for i := 0; i < 5; i++ {
    defer fmt.Printf("%d ", i)
}

　　被延期的函数以后进先出（LIFO）的顺行执行，因此以上代码在返回时将打印 4 3 2 1 0。

　　总之，我个人觉得 defer 的函数行为有点怪异，我现在还没有完全搞清楚。

　　错误处理 – Panic/Recover

　　对于不可恢复的错误，Go 提供了一个内建的 panic 函数，它将创建一个运行时错误并使程序停止（相当暴力）。该函数接收一个任意类型（往往是字符串）作为程序死亡时要打印的东西。当编译器在函数的结尾处检查到一个 panic 时，就会停止进行常规的 return 语句检查。

　　下面的仅仅是一个示例。实际的库函数应避免 panic。如果问题可以容忍，最好是让事情继续下去而不是终止整个程序。

var user = os.Getenv ("USER")
 
func init () {
    if user == "" {
        panic ("no value for $USER")
    }
}

　　当 panic 被调用时，它将立即停止当前函数的执行并开始逐级解开函数堆栈，同时运行所有被 defer 的函数。如果这种解开达到堆栈的顶端，程序就死亡了。但是，也可以使用内建的 recover 函数来重新获得 Go 程的控制权并恢复正常的执行。对 recover 的调用会通知解开堆栈并返回传递到 panic 的参量。由于仅在解开期间运行的代码处在被 defer 的函数之内，recover 仅在被延期的函数内部才是有用的。

　　你可以简单地理解为 recover 就是用来捕捉 Painc 的，防止程序一下子就挂掉了。

　　下面是一个例程，很简单了，不解释了

func g (i int) {
    if i>1 {
        fmt.Println ("Panic!")
        panic (fmt.Sprintf("%v", i))
    }
 
}
 
func f () {
    defer func () {
        if r := recover (); r != nil {
            fmt.Println ("Recovered in f", r)
        }
    }()
 
    for i := 0; i < 4; i++ {
        fmt.Println ("Calling g with ", i)
        g (i)
        fmt.Println ("Returned normally from g.")
     }
}
 
func main () {
    f ()
    fmt.Println ("Returned normally from f.")
}

　　运行结果如下：（我们可以看到 Painc 后的 for 循环就没有往下执行了，但是 main 的程序还在往下走）

Calling g with  0
Returned normally from g.
Calling g with  1
Returned normally from g.
Calling g with  2
Panic!
Recovered in f 2
Returned normally from f.

　　你习惯这种编程方式吗？我觉得有点诡异。呵呵。

　　好了，上面是是一 Go 语言相关的编程语法的介绍，我没有事无巨细，只是让你了解一下 Go 语言是长什么样的。当然，这还没完，请期待下篇——Go 语言的特性。

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