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没有类,C语言有结构体,那么Go的结构体有什么特别之处?

Go语言中没有“类”的概念,也不支持“类”的继承等面向对象的概念。Go语言中通过 结构体 的内嵌再配合接口比面向对象具有更高的扩展性和灵活性。

类型别名和自定义类型

自定义类型

在Go语言中有一些基本的数据类型,如string、整型、浮点型、布尔等数据类型, Go语言中可以使用type关键字来定义自定义类型。

自定义类型是定义了一个全新的类型。我们可以基于内置的基本类型定义,也可以通过struct定义。例如:

通过Type关键字的定义,MyInt就是一种新的类型,它具有int的特性。

类型别名

类型别名是Go1.9版本添加的新功能。

类型别名规定:TypeAlias只是Type的别名,本质上TypeAlias与Type是同一个类型。就像一个孩子小时候有小名、乳名,上学后用学名,英语老师又会给他起英文名,但这些名字都指的是他本人。

type TypeAlias = Type

我们之前见过的rune和byte就是类型别名,他们的定义如下:

类型定义和类型别名的区别

类型别名与类型定义表面上看只有一个等号的差异,我们通过下面的这段代码来理解它们之间的区别。

结果显示a的类型是main.NewInt,表示main包下定义的NewInt类型。b的类型是int。MyInt类型只会在代码中存在,编译完成时并不会有MyInt类型。

结构体

Go语言中的基础数据类型可以表示一些事物的基本属性,但是当我们想表达一个事物的全部或部分属性时,这时候再用单一的基本数据类型明显就无法满足需求了,Go语言提供了一种自定义数据类型,可以封装多个基本数据类型,这种数据类型叫结构体,英文名称struct。 也就是我们可以通过struct来定义自己的类型了。

Go语言中通过struct来实现面向对象。

结构体的定义

使用type和struct关键字来定义结构体,具体代码格式如下:

其中:

  • 类型名:标识自定义结构体的名称,在同一个包内不能重复。
  • 字段名:表示结构体字段名。结构体中的字段名必须唯一。
  • 字段类型:表示结构体字段的具体类型。

举个例子,我们定义一个Person(人)结构体,代码如下:

同样类型的字段也可以写在一行,

这样我们就拥有了一个person的自定义类型,它有name、city、age三个字段,分别表示姓名、城市和年龄。这样我们使用这个person结构体就能够很方便的在程序中表示和存储人信息了。

语言内置的基础数据类型是用来描述一个值的,而结构体是用来描述一组值的。比如一个人有名字、年龄和居住城市等,本质上是一种聚合型的数据类型

结构体 实例化

只有当结构体实例化时,才会真正地分配内存。也就是必须实例化后才能使用结构体的字段。

结构体本身也是一种类型,我们可以像声明内置类型一样使用var关键字声明结构体类型。

基本实例化

举个例子:

我们通过.来访问结构体的字段(成员变量),例如p1.name和p1.age等。

匿名结构体

在定义一些临时数据结构等场景下还可以使用匿名结构体。

创建指针类型结构体

我们还可以通过使用new关键字对结构体进行实例化,得到的是结构体的地址。 格式如下:

从打印的结果中我们可以看出p2是一个结构体指针。

需要注意的是在Go语言中支持对结构体指针直接使用.来访问结构体的成员。

取结构体的地址实例化

使用&对结构体进行取地址操作相当于对该结构体类型进行了一次new实例化操作。

p3.name = “七米”其实在底层是(*p3).name = “七米”,这是Go语言帮我们实现的语法糖。

结构体初始化

没有初始化的结构体,其成员变量都是对应其类型的零值。

使用键值对初始化

使用键值对对结构体进行初始化时,键对应结构体的字段,值对应该字段的初始值。

也可以对结构体指针进行键值对初始化,例如:

当某些字段没有初始值的时候,该字段可以不写。此时,没有指定初始值的字段的值就是该字段类型的零值。

使用值的列表初始化

初始化结构体的时候可以简写,也就是初始化的时候不写键,直接写值:

使用这种格式初始化时,需要注意:

  1. 必须初始化结构体的所有字段。
  2. 初始值的填充顺序必须与字段在结构体中的声明顺序一致。
  3. 该方式不能和键值初始化方式混用。

结构体内存布局

结构体占用一块连续的内存。

输出:

【进阶知识点】关于Go语言中的内存对齐推荐阅读:在 Go 中恰到好处的内存对齐

面试题

请问下面代码的执行结果是什么?

构造函数

Go语言的结构体没有构造函数,我们可以自己实现。 例如,下方的代码就实现了一个person的构造函数。 因为struct是值类型,如果结构体比较复杂的话,值拷贝性能开销会比较大,所以该构造函数返回的是结构体指针类型。

调用构造函数

方法和接收者

Go语言中的方法(Method)是一种作用于特定类型变量的函数。这种特定类型变量叫做接收者(Receiver)。接收者的概念就类似于其他语言中的this或者 self。

方法的定义格式如下:

其中,

  • 接收者变量:接收者中的参数变量名在命名时,官方建议使用接收者类型名的第一个小写字母,而不是self、this之类的命名。例如,Person类型的接收者变量应该命名为 p,Connector类型的接收者变量应该命名为c等。
  • 接收者类型:接收者类型和参数类似,可以是指针类型和非指针类型。
  • 方法名、参数列表、返回参数:具体格式与函数定义相同。

举个例子:

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。

指针类型的接收者

指针类型的接收者由一个结构体的指针组成,由于指针的特性,调用方法时修改接收者指针的任意成员变量,在方法结束后,修改都是有效的。这种方式就十分接近于其他语言中面向对象中的this或者self。 例如我们为Person添加一个SetAge方法,来修改实例变量的年龄。

调用该方法:

值类型的接收者

当方法作用于值类型接收者时,Go语言会在代码运行时将接收者的值复制一份。在值类型接收者的方法中可以获取接收者的成员值,但修改操作只是针对副本,无法修改接收者变量本身。

什么时候应该使用指针类型接收者

  1. 需要修改接收者中的值
  2. 接收者是拷贝代价比较大的大对象
  3. 保证一致性,如果有某个方法使用了指针接收者,那么其他的方法也应该使用指针接收者。

任意类型添加方法

在Go语言中,接收者的类型可以是任何类型,不仅仅是结构体,任何类型都可以拥有方法。 举个例子,我们基于内置的int类型使用type关键字可以定义新的自定义类型,然后为我们的自定义类型添加方法。

注意事项: 非本地类型不能定义方法,也就是说我们不能给别的包的类型定义方法。

结构体的匿名字段

结构体允许其成员字段在声明时没有字段名而只有类型,这种没有名字的字段就称为匿名字段。

匿名字段默认采用类型名作为字段名,结构体要求字段名称必须唯一,因此一个结构体中同种类型的匿名字段只能有一个。

嵌套结构体

一个结构体中可以嵌套包含另一个结构体或结构体指针。

嵌套匿名结构体

当访问结构体成员时会先在结构体中查找该字段,找不到再去匿名结构体中查找。

嵌套结构体的字段名冲突

嵌套结构体内部可能存在相同的字段名。这个时候为了避免歧义需要指定具体的内嵌结构体的字段。

结构体的“继承”

Go语言中使用结构体也可以实现其他编程语言中面向对象的继承。

结构体字段的可见性

结构体中字段大写开头表示可公开访问,小写表示私有(仅在定义当前结构体的包中可访问)。

结构体与 JSON 序列化

JSON(JavaScript Object Notation) 是一种轻量级的数据交换格式。易于人阅读和编写。同时也易于机器解析和生成。JSON键值对是用来保存JS对象的一种方式,键/值对组合中的键名写在前面并用双引号””包裹,使用冒号:分隔,然后紧接着值;多个键值之间使用英文,分隔。

结构体标签(Tag)

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″`

结构体标签由一个或多个键值对组成。键与值使用冒号分隔,值用双引号括起来。键值对之间使用一个空格分隔。 注意事项: 为结构体编写Tag时,必须严格遵守键值对的规则。结构体标签的解析代码的容错能力很差,一旦格式写错,编译和运行时都不会提示任何错误,通过反射也无法正确取值。例如不要在key和value之间添加空格。

例如我们为Student结构体的每个字段定义json序列化时使用的Tag:

练习题

  1. 使用“面向对象”的思维方式编写一个学生信息管理系统。
  2. 学生有id、姓名、年龄、分数等信息
  3. 程序提供展示学生列表、添加学生、编辑学生信息、删除学生等功能

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