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Golang基础（二）

发布时间 2023-12-29 17:28:20作者: 昨晚没做梦

Golang基本语法和常见数据结构

 

变量和常量

变量声明

  • 标准声明
var name type
  • 批量声明
var (
    name1 type1
    name2 type2
　　...
)
  • 声明时初始化
var name type = value
  • 类型推导
var name = value
  • 短变量声明
name := value
  • 匿名声明

　　在使用多重赋值时，如果想要忽略某个值，可以使用匿名变量（anonymous variable）。 匿名变量用一个下划线_表示，多用于占位

func foo() (int, string) {
    return 10, "name"
}
func main() {
    x, _ := foo()
    _, y := foo()
    fmt.Println("x=", x)
    fmt.Println("y=", y)
}

 

常量声明

const identifier [type] = value    //显式类型定义
const identifier = value    //隐式类型定义

  • 常量中的数据类型只可以是布尔型、数字型（整数型、浮点型和复数）和字符串型

iota

　　特殊常量，可以认为是一个可以被编译器修改的常量,代表了const声明块的行索引，可以被用作枚举值：

package main

import "fmt"

func main() {
    const (
            a = iota   //0
            b = iota   //1
            c          //2
            d = "ha"   //独立值，iota += 1
            e          //"ha"   iota += 1
            f = 100    //iota +=1
            g          //100  iota +=1
            h = iota   //7,恢复计数
            i          //8
    )
　　const a1 = iota　　//0
    fmt.Println(a,b,c,d,e,f,g,h,i)
}

　　结果为：0 1 2 ha ha 100 100 7 8

如果中断iota自增，则必须显式恢复；自增默认是int类型，可以自行进行显示指定类型。

 

指针

  • 区别于C/C++中的指针，Go语言中的指针不能进行偏移和运算，是安全指针，指针操作只需要记住两个符号：&（取地址）和*（根据地址取值）即可。
  • 空指针的值为nil

new

　　用于分配内存空间。

　　func new（Type） *Type —— new函数返回一个指向该类型内存地址的指针

make

　　make也是用于内存分配的，区别于new，它只用于slice、map以及chan的内存创建，而且它返回的类型就是这三个类型本身，而不是他们的指针类型，因为这三种类型就是引用类型，所以就没有必要返回他们的指针了。

　　func make(t Type, size ...IntegerType) Type

 

1 func main() {
2     var b map[string]int              //声明map类型
3     b = make(map[string]int, 10)      //初始化，不初始化会引发panic
4     b["测试"] = 100                    //赋值
5     fmt.Println(b)
6 }

 

数据类型

布尔型 bool

1.布尔类型变量的默认值为false。

2.Go 语言中不允许将整型强制转换为布尔型.

3.布尔型无法参与数值运算，也无法与其他类型进行转换.
整数型 int8、int16、int32、int64 有符号整型
uint8、uint16、uint32、uint64 无符号整型
int 32位操作系统上就是int32，64位操作系统上就是int64
uint 32位操作系统上就是uint32，64位操作系统上就是uint64
uintptr 无符号整型，用于存放一个指针
rune 代表一个 UTF-8字符，实际上是uint8
byte 代表一个ASCII码字符，实际上是int32
浮点型 float32、float64 浮点型
complex64、complex128 复数，实部和虚部各占一半
字符串型 string Go语言中的字符串以原生数据类型出现，使用字符串就像使用其他原生数据类型一样。
复合类型

1、指针类型（Pointer）

2、数组类型

3、结构化类型(struct)

4、Channel 类型

5、函数类型

6、切片类型

7、接口类型（interface）

8、Map 类型

  

 

字符串类型

  • 字符串修改

　　字符串是不允许修改的，想要修改字符串，需要先将其转换成 []rune 或 []byte，修改后再转换为 string。无论哪种转换，都会重新分配内存，并复制字节数组。

func chageString() {
    s1 := "go"
    byteS1 := []byte(s1)
    byteS1[0] = 't'
    fmt.Println(string(byteS1))

    s2 := "白萝卜"
    runeS2 := []rune(s2)
    runeS2[0] = '胡'
    fmt.Println(string(runeS2))
}
修改字符串

 

  • 字符串拼接

　　在Go中，字符串可以很方便的拼接：str := str1 + str2 + str3

　　字符串拼接在编译时都会被存放到一个切片中，拼接过程需要遍历两次切片，第一次遍历获取总长度，据此申请内存，第二次遍历会把字符串逐个拷贝过去。

 

为什么字符串不允许修改？

　　C++语言中的string，其本身拥有内存空间，修改string是支持的。但Go的实现中，string不包含内存空间，只有一个内存的指针，且通常指向字符串字面量，而字符串字面量存储位置是只读段，而不是堆或栈上，所以才有了string不可修改的约定。

 

[]byte 转换成 string 一定会拷贝内存吗？

　　在临时需要字符串的场景下，byte切片转换成string时并不会拷贝内存，而是直接返回一个string，这个string的指针(string.str)指向切片的内存。例如以下场景：

  • 使用m[string(b)]来查找map（map是string为key，临时把切片b转成string）；
  • 字符串拼接，如"<" + "string(b)" + ">"；
  • 字符串比较：string(b) == "foo"

 

Slice 类型

    • Slice又称动态数组，依托数组实现，可以方便的进行扩容、传递等，实际使用中比数组更灵活

 

　　切片和数组的关系示意图：

 

 

package main

import "fmt"

func main() {
    s := []int{0, 1, 2, 3}

    p := &s[2] // *int, 获取底层数组元素指针。
    *p += 100
    fmt.Println(s)    //输出：[0 1 102 3]

    s1 := s[0:2]
    s1[0] += 100    //读写底层数组
    fmt.Println(s1)    //输出：[100 1]
    fmt.Println(s)    //输出：[100 1 102 3]

    ...

    s2 := make([]int, 6, 8) // 使用 make 创建，指定 len 和 cap 值。
    fmt.Println(s2, len(s2), cap(s2))    //输出：[0 0 0 0 0 0] 6 8

    s3 := make([]int, 6) // 省略 cap，相当于 cap = len。
    fmt.Println(s3, len(s3), cap(s3))    //输出：[0 0 0 0 0 0] 6 6

    ...

    data := [][]int{
        []int{1, 2, 3},
        []int{100, 200},
        []int{11, 22, 33, 44},
    }
    fmt.Println(data)    //输出：[[1 2 3] [100 200] [11 22 33 44]]
}
Slice基本操作

 

切片追加

　　Go语言的内建函数 append() 可以为切片动态添加元素。 可以一次添加一个元素，可以添加多个元素，也可以添加另一个切片中的元素。还可以使用 append() 来变相删除元素。

func main(){
    var s []int
    s = append(s, 1)        // [1]
    s = append(s, 2, 3, 4)  // [1 2 3 4]
    s2 := []int{5, 6, 7}  
    s = append(s, s2...)    // [1 2 3 4 5 6 7]
	// 从切片中删除元素
	a := []int{30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37}
	// 要删除索引为2的元素
	a = append(a[:2], a[3:]...)
	fmt.Println(a) //[30 31 33 34 35 36 37]
}

 

字符串切片

 

切片扩容

　　切片追加时，由于每个切片会指向一个底层数组，若这个数组的容量够用就添加新增元素。当底层数组不能容纳新增的元素时，切片就会自动按照一定的策略进行“扩容”，此时该切片指向的底层数组就会更换。“扩容”操作往往发生在 append() 函数调用时，所以我们通常都需要用原变量接收 append 函数的返回值。

func main() {
    //append()添加元素和切片扩容
    var numSlice []int
    for i := 0; i < 10; i++ {
        numSlice = append(numSlice, i)
        fmt.Printf("%v  len:%d  cap:%d  ptr:%p\n", numSlice, len(numSlice), cap(numSlice), numSlice)
    }
}

输出：
[0]  len:1  cap:1  ptr:0xc0000a8000
[0 1]  len:2  cap:2  ptr:0xc0000a8040
[0 1 2]  len:3  cap:4  ptr:0xc0000b2020
[0 1 2 3]  len:4  cap:4  ptr:0xc0000b2020
[0 1 2 3 4]  len:5  cap:8  ptr:0xc0000b6000
[0 1 2 3 4 5]  len:6  cap:8  ptr:0xc0000b6000
[0 1 2 3 4 5 6]  len:7  cap:8  ptr:0xc0000b6000
[0 1 2 3 4 5 6 7]  len:8  cap:8  ptr:0xc0000b6000
[0 1 2 3 4 5 6 7 8]  len:9  cap:16  ptr:0xc0000b8000
[0 1 2 3 4 5 6 7 8 9]  len:10  cap:16  ptr:0xc0000b8000

　　可以看出：切片容量以 1、2、4、8、16 的规则再扩容，每次扩容后是扩容前的两倍。

源码：runtime/slice.go     line：267

func nextslicecap(newLen, oldCap int) int {    //newLen = oldLen + num
    newcap := oldCap
    doublecap := newcap + newcap
    if newLen > doublecap {
        return newLen
    }

    const threshold = 256
    if oldCap < threshold {
        return doublecap
    }
    for {
        newcap += (newcap + 3*threshold) >> 2    //从小切片的2倍增长转变为大切片的1.25倍增长。这个公式在两者之间提供了一个平稳的过渡。

        if uint(newcap) >= uint(newLen) {    //检查newcap >= newLen 和 newcap是否溢出
            break
        }
    }

    if newcap <= 0 {    //newcap溢出时
        return newLen
    }
    return newcap
}

slice扩容源码
slice扩容源码

 

　　从源码中可得：

  1. 如果新的长度（newlen）大于两倍旧容量（doublecap），最终容量（newcap）就是新的长度（newlen）
  2. 否则，如果旧容量小于256，最终容量就是两倍旧容量
  3. 否则，扩容计算方式变为 旧容量 +（旧容量 + 768）/4，也就是扩充（25%+192）的容量，不断扩容直到最终容量大于新长度
  4. 最后，若newcap溢出后，最终容量 就设为 新的长度

 

切片拷贝

  • 浅拷贝

 只拷贝了对象的全部内容，但不拷贝对象的引用的内容

func main() {
    s1 := make([]int, 3) //[0 0 0]
    s2 := s1             //将s1直接赋值给s2，s1和s2共用一个底层数组
    s2[0] = 100
    fmt.Println(s1) //[100 0 0]
    fmt.Println(s2) //[100 0 0]
}

 

  • 深拷贝

 使用 Go 语言内建的 copy() 函数可以轻松做到对切片的深拷贝

func main() {
    // copy()复制切片
    a := []int{1, 2, 3, 4, 5}
    c := make([]int, 5, 5)
    copy(c, a)     //使用copy()函数将切片a中的元素复制到切片c
    fmt.Println(a) //[1 2 3 4 5]
    fmt.Println(c) //[1 2 3 4 5]
    c[0] = 1000
    fmt.Println(a) //[1 2 3 4 5]
    fmt.Println(c) //[1000 2 3 4 5]
}

 

Map 类型

 map是一种无序的基于key-value的数据结构，Go语言中的map是引用类型，必须初始化才能使用

  • 使用 make（）函数分配内存，语法为：

make ( map[KeyType]ValueType,  cap)

 

  • 判断某个键是否存在，语法为：

value，ok := map[key]

 

  • map的遍历

Go 中使用 for range 遍历map

 

  • 使用 delete() 函数删除键值对，语法为：

delete(map, key)

 

 数据结构

  • hmap数据结构

　　了解map的大致用法后，看一下 map 的底层结构能更好的理解 map，Go 语言中 map 使用哈希表作为底层实现，map 类型的变量本质上是一个指针，指向 hamp 结构体。其数据结构如下：

源码文件：runtime/map.go    line：117、134

type hmap struct {

    count     int     //当前元素个数
    flags     uint8    //当前状态
    B         uint8     //记录桶的数目是2^B
    noverflow uint16     //记录使用的溢出桶数量
    hash0     uint32     //hash种子

    buckets    unsafe.Pointer     //数组指针,记录桶的位置
    oldbuckets unsafe.Pointer    //扩容时，记录旧桶的位置
    nevacuate  uintptr        //渐进式扩容阶段，记录下一个迁移的旧桶编号

    extra *mapextra    //指向mapextra结构体，里面记录溢出桶相关信息

}

type mapextra struct {

　　overflow *[]*bmap　　//记录已经使用的溢出桶的地址
　　oldoverflow *[]*bmap　　//旧桶使用的溢出桶的地址

　　nextOverflow *bmap　　//下一个空闲溢出桶的地址
}

　　一个哈希表可以有多个 bucket （哈希桶），而每个 bucket 能保存若干个键值对。

注意：当B大于4时，会额外创建 2^(B-4) 个桶用作溢出桶 （这些溢出桶和常规桶 在内存中是连续的）

 

  • bucket数据结构

源码文件：runtime/map.go　　line：64、151

const bucketCnt  = abi.MapBucketCount     //=8 

type bmap struct {

    tophash [bucketCnt]uint8　　//存储哈希值的高8位
　　　
    //以下属性在编译期间生成；源码位于 src/cmd/compile/internal/reflectdata/reflect.go:MapBucketType 　　line:91
    keys     [8]keytype
    values   [8]valuetype
    pad      uintptr　　//用于对齐内存
    overflow uintptr　　//溢出桶的地址
}

　　显而易见，每个桶中定义了有8个哈希值的容量，即每个桶的容量为8，超过8个就要用到溢出桶。

　　除此之外，bucket 还有一些属性会在编译时动态生成，因为哈希表中可能存储不同类型的键值对，而且 Go 语言也不支持泛型，所以键值对占据的内存空间大小只能在编译时进行推导。

 

整体结构如下：

 

 哈希冲突

　　从数据结构就能看出来，Go 语言使用拉链法来解决哈希冲突

 　　负载因子用于衡量一个哈希表冲突情况，公式为：负载因子 = 键值对数量 / bucket 数量

  • 负载因子过小，说明空间利用率低
  • 负载因子过大，说明冲突严重，存取效率低

　　负载因子同时也作为是否需要扩容的判断依据。

map扩容

　　 触发扩容的条件有二个：

  1. 负载因子 > 6.5时，也即平均每个 bucket 存储的键值对达到6.5个。
  2. noverflow >= 2^15（B > 15）或 noverflow >= 2^B（B <= 15） 时，也即溢出桶数量 超过 常规桶数量 或 32768 时。

　　条件不同触发的扩容方法也不同：

  • 增量扩容

　　当负载因子过大时，就新建一个 bucket，新的 bucket 长度是原来的2倍，然后旧 bucket 数据分流到两个新的 bucket 中。 

 

  • 等量扩容

　　当溢出桶过多，但负载因子又没有超过阈值时，就进行等量扩容。（即条件2）　　

　　所谓等量扩容，实际上并不是扩大容量，而是创建和旧桶一样多的新桶，然后搬迁键值对，把松散的键值对重新排列一次，以使 bucket 的使用率更高，进而保证更快的存取。

 

struct 类型

  •  结构体的定义

使用 type 和 struct 关键字来定义结构体，语法如下：

type 类型名 struct {
    字段名 字段类型
    字段名 字段类型
    …
}

在 Go 1.9 版本新增了类型别名的新功能，语法如下：

type 类型别名 = 类型名

 

  • 结构体实例化

package main

import (
    "fmt"
)

type A struct {
    a string
    b int8
}

func main() {
    //普通实例化
    var a1 A　　//没初始化前，成员变量都是零值
    a1.a = "a"
    a1.b = 1

    //匿名结构体
    var user struct {
        Name string
        Age  int
    }
    user.Name = "小王子"
    user.Age = 18
    fmt.Printf("%#v\n", user)    //struct { Name string; Age int }{Name:"小王子", Age:18}

    //指针类型结构体
    var a2 = new(A)
    fmt.Printf("%T\n", a2) //*main.A

    //取结构体的地址实例化
    var a3 = &A{}          //相当于进行了 new
    a3.a = "a3"            //底层是(*a3).a = "a3"，是 Go 语言的语法糖
    fmt.Printf("%T\n", a3) //*main.A
}

 

  • 构造函数

　　Go 语言的结构体并没有构造函数，但我们可以通过初始化来简便的实现构造函数。

func newA(a string, b int8) *A {
    return &A{
        a: a,
        b: b,
    }
}
//调用构造函数
func main() {
  a1 := NewA("a"，1)
  fmt.Println(a1) 
}

 

  • 方法

　　在 Go 语言中，结构体就像是类的简化形式。但结构体内不允许定义函数，也没有类的概念，怎么定义方法呢？通过绑定类型来实现方法。

　　Go 语言的方法，是作用在接收者（receiver）上的一个函数，是一种特殊的函数。举个例子：

type Person struct{
     name string
     age int
}

func (this *Person) GetName() {
    fmt.Printf(this.Name)
}

func main(){
    person := Person{
       Name: "xiaofan",
      Age:  18,
   }
   person.GetName()  //执行Person绑定的方法GetName
   return
}

　　方法与函数的区别是，函数不属于任何类型，方法属于特定的类型。方法的调用看起来就像 C++ 中调用类的成员函数一样 —— 对象.方法。

 

  • 结构体的“继承”

　　Go 语言中可以通过（组合）结构体嵌套来实现“继承”。

package main

import (
    "fmt"
)

type Person struct { //结构体大写开头 —— 公有
    Name string //属性大写开头 —— 公有属性
    age  int    //属性小写开头 —— 私有属性
}

func (p *Person) GetName() { //方法大写开头 —— 共有
    fmt.Printf("%s\n", p.Name)
}

type Student struct {
    Person     //这样Student类就可以继承Person类了
    score  int //student类自己的属性
}

func (s *Student) getscore() { //方法小写开头 —— 私有
    fmt.Println(s.score)
}

func main() {
    stu := Student{}
    stu.Name = "小饭" //继承父类的属性
    stu.score = 100
    stu.GetName() //继承父类的方法
    stu.getscore()
}

　　Go 语言的公有是可挎包访问，在同一包内 私有属性同样可访问。

 

  • 结构体标签（Tag）

　　Go的struct声明允许字段附带 Tag 来对字段做一些标记。

　　Tag 是结构体的元信息，可以在运行的时候通过反射的机制读取出来。 Tag 在结构体字段的后方定义，由一对反引号包裹起来，具体的格式如下：

`key1:"value1" key2:"value2"`

　　举个例子：

//Student 学生
type Student struct {
    ID     int    `json:"id"` //通过指定tag实现json序列化该字段时的key
    Gender string //json序列化是默认使用字段名作为key
    name   string //私有不能被json包访问
}

func main() {
    s1 := Student{
        ID:     1,
        Gender: "男",
        name:   "学生",
    }
    data, err := json.Marshal(s1)
    if err != nil {
        fmt.Println("json marshal failed!")
        return
    }
    fmt.Printf("json str:%s\n", data) //json str:{"id":1,"Gender":"男"}
}

　　Tag 常见用法主要是JSON数据解析、ORM映射等。