Go 编程语言的简单介绍

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2020年4月12日22:12:35 评论 244
Go 编程语言的简单介绍

Go 有 C 风格的语法(没有预处理器)、垃圾回收机制,而且类似它在贝尔实验室里被开发出来的前辈们

(以下内容是我的硕士论文的摘录,几乎是整个 2.1 章节,向具有 CS 背景的人快速介绍 Go)

Go 是一门用于并发编程的命令式编程语言,它主要由创造者 Google 进行开发,最初主要由 Robert Griesemer、Rob Pike 和 Ken Thompson 开发。这门语言的设计起始于 2007 年,并在 2009 年推出最初版本;而第一个稳定版本是 2012 年发布的 1.0 版本。1

Go 有 C 风格的语法(没有预处理器)、垃圾回收机制,而且类似它在贝尔实验室里被开发出来的前辈们:Newsqueak(Rob Pike)、Alef(Phil Winterbottom)和 Inferno(Pike、Ritchie 等人),使用所谓的 Go 协程goroutines信道channels(一种基于 Hoare 的“通信顺序进程”理论的协程)提供内建的并发支持。2

Go 程序以包的形式组织。包本质是一个包含 Go 文件的文件夹。包内的所有文件共享相同的命名空间,而包内的符号有两种可见性:以大写字母开头的符号对于其他包是可见,而其他符号则是该包私有的:

  1. func PublicFunction() {
  2.    fmt.Println("Hello world")
  3. }
  4. func privateFunction() {
  5.    fmt.Println("Hello package")
  6. }

类型

Go 有一个相当简单的类型系统:没有子类型(但有类型转换),没有泛型,没有多态函数,只有一些基本的类型:

1. 基本类型:int、int64、int8、uint、float32、float64 等
2. struct
3. interface:一组方法的集合
4. map[K, V]:一个从键类型到值类型的映射
5. [number]Type:一些 Type 类型的元素组成的数组
6. []Type:某种类型的切片(具有长度和功能的数组的指针)
7. chan Type:一个线程安全的队列
8. 指针 *T 指向其他类型
9. 函数
10.

具名类型:可能具有关联方法的其他类型的别名(LCTT 译注:这里的别名并非指 Go 1.9 中的新特性“类型别名”):

  1.  type T struct { foo int }
  2.  type T *T
  3.  type T OtherNamedType

具名类型完全不同于它们的底层类型,所以你不能让它们互相赋值,但一些操作符,例如 +,能够处理同一底层数值类型的具名类型对象们(所以你可以在上面的示例中把两个 T加起来)。

映射、切片和信道是类似于引用的类型——它们实际上是包含指针的结构。包括数组(具有固定长度并可被拷贝)在内的其他类型则是值传递(拷贝)。

类型转换

类型转换类似于 C 或其他语言中的类型转换。它们写成这样子:

  1. TypeName(value)

常量

Go 有“无类型”字面量和常量。

  1. 1 // 无类型整数字面量
  2. const foo = 1 // 无类型整数常量
  3. const foo int = 1 // int 类型常量

无类型值可以分为以下几类:UntypedBool、UntypedInt、UntypedRune、UntypedFloat、UntypedComplex、UntypedString 以及 UntypedNil(Go 称它们为基础类型,其他基础种类可用于具体类型,如 uint8)。一个无类型值可以赋值给一个从基础类型中派生的具名类型;例如:

  1. type someType int
  2. const untyped = 2 // UntypedInt
  3. const bar someType = untyped // OK: untyped 可以被赋值给 someType
  4. const typed int = 2 // int
  5. const bar2 someType = typed // error: int 不能被赋值给 someType

接口和对象

正如上面所说的,接口是一组方法的集合。Go 本身不是一种面向对象的语言,但它支持将方法关联到具名类型上:当声明一个函数时,可以提供一个接收者。接收者是函数的一个额外参数,可以在函数之前传递并参与函数查找,就像这样:

  1. type SomeType struct { ... }
  2. type SomeType struct { ... }
  3. func (s *SomeType) MyMethod() {
  4. }
  5. func main() {
  6.    var s SomeType
  7.    s.MyMethod()
  8. }

如果对象实现了所有方法,那么它就实现了接口;例如,*SomeType(注意指针)实现了下面的接口 MyMethoder,因此 *SomeType 类型的值就能作为 MyMethoder 类型的值使用。最基本的接口类型是 interface{},它是一个带空方法集的接口 —— 任何对象都满足该接口。

  1. type MyMethoder interface {
  2.    MyMethod()
  3. }

合法的接收者类型是有些限制的;例如,具名类型可以是指针类型(例如,type MyIntPointer *int),但这种类型不是合法的接收者类型。

控制流

Go 提供了三个主要的控制了语句:if、switch 和 for。这些语句同其他 C 风格语言内的语句非常类似,但有一些不同:

◈ 条件语句没有括号,所以条件语句是 if a == b {} 而不是 if (a == b) {}。大括号是必须的。
◈ 所有的语句都可以有初始化,比如这个 if result, err := someFunction(); err == nil { // use result }
◈ switch 语句在分支里可以使用任何表达式
◈ switch 语句可以处理空的表达式(等于 true)
◈ 默认情况下,Go 不会从一个分支进入下一个分支(不需要 break 语句),在程序块的末尾使用 fallthrough 则会进入下一个分支。
◈ 循环语句 for 不仅能循环值域:for key, val := range map { do something }

Go 协程

关键词 go 会产生一个新的 Go 协程goroutine,这是一个可以并行执行的函数。它可以用于任何函数调用,甚至一个匿名函数:

  1. func main() {
  2.    ...
  3.    go func() {
  4.        ...
  5.    }()
  6.    go some_function(some_argument)
  7. }

信道

Go 协程通常和信道channels结合,用来提供一种通信顺序进程的扩展。信道是一个并发安全的队列,而且可以选择是否缓冲数据:

  1. var unbuffered = make(chan int) // 直到数据被读取时完成数据块发送
  2. var buffered = make(chan int, 5) // 最多有 5 个未读取的数据块

运算符 <- 用于和单个信道进行通信。

  1. valueReadFromChannel := <- channel
  2. otherChannel <- valueToSend

语句 select 允许多个信道进行通信:

  1. select {
  2.    case incoming := <- inboundChannel:
  3.    // 一条新消息
  4.    case outgoingChannel <- outgoing:
  5.    // 可以发送消息
  6. }

defer 声明

Go 提供语句 defer 允许函数退出时调用执行预定的函数。它可以用于进行资源释放操作,例如:

  1. func myFunc(someFile io.ReadCloser) {
  2.    defer someFile.close()
  3.    /* 文件相关操作 */
  4. }

当然,它允许使用匿名函数作为被调函数,而且编写被调函数时可以像平常一样使用任何变量。

错误处理

Go 没有提供异常类或者结构化的错误处理。然而,它通过第二个及后续的返回值来返回错误从而处理错误:

  1. func Read(p []byte) (n int, err error)
  2. // 内建类型:
  3. type error interface {
  4.    Error() string
  5. }

必须在代码中检查错误或者赋值给 _:

  1. n0, _ := Read(Buffer) // 忽略错误
  2. n, err := Read(buffer)
  3. if err != nil {
  4.    return err
  5. }

有两个函数可以快速跳出和恢复调用栈:panic() 和 recover()。当 panic() 被调用时,调用栈开始弹出,同时每个 defer 函数都会正常运行。当一个 defer 函数调用 recover()时,调用栈停止弹出,同时返回函数 panic() 给出的值。如果我们让调用栈正常弹出而不是由于调用 panic() 函数,recover() 将只返回 nil。在下面的例子中,defer 函数将捕获 panic() 抛出的任何 error 类型的值并储存在错误返回值中。第三方库中有时会使用这个方法增强递归代码的可读性,如解析器,同时保持公有函数仍使用普通错误返回值。

  1. func Function() (err error) {
  2.    defer func() {
  3.        s := recover()
  4.        switch s := s.(type) {  // type switch
  5.            case error:
  6.                err = s         // s has type error now
  7.            default:
  8.                panic(s)
  9.        }
  10.    }
  11. }

数组和切片

正如前边说的,数组是值类型,而切片是指向数组的指针。切片可以由现有的数组切片产生,也可以使用 make() 创建切片,这会创建一个匿名数组以保存元素。

  1. slice1 := make([]int, 2, 5) // 分配 5 个元素,其中 2 个初始化为0
  2. slice2 := array[:] // 整个数组的切片
  3. slice3 := array[1:] // 除了首元素的切片

除了上述例子,还有更多可行的切片运算组合,但需要明了直观。

使用 append() 函数,切片可以作为一个变长数组使用。

  1. slice = append(slice, value1, value2)
  2. slice = append(slice, arrayOrSlice...)

切片也可以用于函数的变长参数。

映射

映射maps是简单的键值对储存容器,并支持索引和分配。但它们不是线程安全的。

  1. someValue := someMap[someKey]
  2. someValue, ok := someMap[someKey] // 如果键值不在 someMap 中,变量 ok 会赋值为 `false`
  3. someMap[someKey] = someValue

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