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Go 程式語言的簡單介紹

2019-02-09 00:07:00

（以下內容是我的碩士論文的摘錄，幾乎是整個 2.1 章節，向具有 CS 背景的人快速介紹 Go）

Go 是一門用於併行程式設計的指令式程式設計語言，它主要由創造者 Google 進行開發，最初主要由 Robert Griesemer、Rob Pike 和 Ken Thompson 開發。這門語言的設計起始於 2007 年，並在 2009 年推出最初版本；而第一個穩定版本是 2012 年發布的 1.0 版本。1

Go 有 C 風格的語法（沒有前處理器）、垃圾回收機制，而且類似它在貝爾實驗室裡被開發出來的前輩們：Newsqueak（Rob Pike）、Alef（Phil Winterbottom）和 Inferno（Pike、Ritchie 等人），使用所謂的 Go 協程goroutines和通道channels（一種基於 Hoare 的“交談循序程式”理論的協程）提供內建的並行支援。2

Go 程式以包的形式組織。包本質是一個包含 Go 檔案的資料夾。包內的所有檔案共用相同的名稱空間，而包內的符號有兩種可見性：以大寫字母開頭的符號對於其他包是可見，而其他符號則是該包私有的：

func PublicFunction() {    fmt.Println("Hello world")}func privateFunction() {    fmt.Println("Hello package")}

型別

Go 有一個相當簡單的型別系統：沒有子型別（但有型別轉換），沒有泛型，沒有多型函數，只有一些基本的型別：

  1. 基本型別：int、int64、int8、uint、float32、float64 等
  2. struct
  3. interface：一組方法的集合
  4. map[K, V]：一個從鍵型別到值型別的對映
  5. [number]Type：一些 Type 型別的元素組成的陣列
  6. []Type：某種型別的切片（具有長度和功能的陣列的指標）
  7. chan Type：一個執行緒安全的佇列
  8. 指標 *T 指向其他型別
  9. 函數

  10. 具名型別：可能具有關聯方法的其他型別的別名（LCTT 譯註：這裡的別名並非指 Go 1.9 中的新特性“型別別名”）：

      type T struct { foo int }  type T *T  type T OtherNamedType

    具名型別完全不同於它們的底層型別，所以你不能讓它們互相賦值，但一些操作符，例如 +，能夠處理同一底層數值型別的具名型別物件們（所以你可以在上面的範例中把兩個 T 加起來）。

對映、切片和通道是類似於參照的型別——它們實際上是包含指標的結構。包括陣列（具有固定長度並可被拷貝）在內的其他型別則是值傳遞（拷貝）。

型別轉換

型別轉換類似於 C 或其他語言中的型別轉換。它們寫成這樣子：

TypeName(value)

常數

Go 有“無型別”字面量和常數。

1 // 無型別整數位麵量const foo = 1 // 無型別整數常數const foo int = 1 // int 型別常數

無型別值可以分為以下幾類：UntypedBool、UntypedInt、UntypedRune、UntypedFloat、UntypedComplex、UntypedString 以及 UntypedNil（Go 稱它們為基礎型別，其他基礎種類可用於具體型別，如 uint8）。一個無型別值可以賦值給一個從基礎型別中派生的具名型別；例如：

type someType intconst untyped = 2 // UntypedIntconst bar someType = untyped // OK: untyped 可以被賦值給 someTypeconst typed int = 2 // intconst bar2 someType = typed // error: int 不能被賦值給 someType

介面和物件

正如上面所說的，介面是一組方法的集合。Go 本身不是一種物件導向的語言，但它支援將方法關聯到具名型別上：當宣告一個函數時，可以提供一個接收者。接收者是函數的一個額外引數，可以在函數之前傳遞並參與函數查詢，就像這樣：

type SomeType struct { ... }type SomeType struct { ... }func (s *SomeType) MyMethod() {}func main() {    var s SomeType    s.MyMethod()}

如果物件實現了所有方法，那麼它就實現了介面；例如，*SomeType（注意指標）實現了下面的介面 MyMethoder，因此 *SomeType 型別的值就能作為 MyMethoder 型別的值使用。最基本的介面型別是 interface{}，它是一個帶空方法集的介面 —— 任何物件都滿足該介面。

type MyMethoder interface {    MyMethod()}

合法的接收者型別是有些限制的；例如，具名型別可以是指標型別（例如，type MyIntPointer *int），但這種型別不是合法的接收者型別。

控制流

Go 提供了三個主要的控制了語句：if、switch 和 for。這些語句同其他 C 風格語言內的語句非常類似，但有一些不同：

  • 條件語句沒有括號，所以條件語句是 if a == b {} 而不是 if (a == b) {}。大括號是必須的。
  • 所有的語句都可以有初始化，比如這個 if result, err := someFunction(); err == nil { // use result }
  • switch 語句在分支裡可以使用任何表示式
  • switch 語句可以處理空的表示式（等於 true）
  • 預設情況下，Go 不會從一個分支進入下一個分支（不需要 break 語句），在程式塊的末尾使用 fallthrough 則會進入下一個分支。
  • 迴圈語句 for 不僅能迴圈值域：for key, val := range map { do something }

Go 協程

關鍵詞 go 會產生一個新的 Go 協程goroutine，這是一個可以並行執行的函數。它可以用於任何函數呼叫，甚至一個匿名函數：

func main() {    ...    go func() {        ...    }()    go some_function(some_argument)}

通道

Go 協程通常和通道channels結合，用來提供一種交談循序程式的擴充套件。通道是一個並行安全的佇列，而且可以選擇是否緩衝資料：

var unbuffered = make(chan int) // 直到資料被讀取時完成資料塊傳送var buffered = make(chan int, 5) // 最多有 5 個未讀取的資料塊

運算子 <- 用於和單個通道進行通訊。

valueReadFromChannel := <- channelotherChannel <- valueToSend

語句 select 允許多個通道進行通訊：

select {    case incoming := <- inboundChannel:    // 一條新訊息    case outgoingChannel <- outgoing:    // 可以傳送訊息}

defer 宣告

Go 提供語句 defer 允許函數退出時呼叫執行預定的函數。它可以用於進行資源釋放操作，例如：

func myFunc(someFile io.ReadCloser) {    defer someFile.close()    /* 檔案相關操作 */}

當然，它允許使用匿名函數作為被調函數，而且編寫被調函數時可以像平常一樣使用任何變數。

錯誤處理

Go 沒有提供異常類或者結構化的錯誤處理。然而，它通過第二個及後續的返回值來返回錯誤從而處理錯誤：

func Read(p []byte) (n int, err error)// 內建型別：type error interface {    Error() string}

必須在程式碼中檢查錯誤或者賦值給 _：

n0, _ := Read(Buffer) // 忽略錯誤n, err := Read(buffer)if err != nil {    return err}

有兩個函數可以快速跳出和恢復呼叫棧：panic() 和 recover()。當 panic() 被呼叫時，呼叫棧開始彈出，同時每個 defer 函數都會正常執行。當一個 defer 函數呼叫 recover()時，呼叫棧停止彈出，同時返回函數 panic() 給出的值。如果我們讓呼叫棧正常彈出而不是由於呼叫 panic() 函數，recover() 將只返回 nil。在下面的例子中，defer 函數將捕獲 panic() 丟擲的任何 error 型別的值並儲存在錯誤返回值中。第三方庫中有時會使用這個方法增強遞回程式碼的可讀性，如解析器，同時保持公有函數仍使用普通錯誤返回值。

func Function() (err error) {    defer func() {        s := recover()        switch s := s.(type) {  // type switch            case error:                err = s         // s has type error now            default:                panic(s)        }    }}

陣列和切片

正如前邊說的，陣列是值型別，而切片是指向陣列的指標。切片可以由現有的陣列切片產生，也可以使用 make() 建立切片，這會建立一個匿名陣列以儲存元素。

slice1 := make([]int, 2, 5) // 分配 5 個元素，其中 2 個初始化為0slice2 := array[:] // 整個陣列的切片slice3 := array[1:] // 除了首元素的切片

除了上述例子，還有更多可行的切片運算組合，但需要明了直觀。

使用 append() 函數，切片可以作為一個變長陣列使用。

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

切片也可以用於函數的變長引數。

對映

對映maps是簡單的鍵值對儲存容器，並支援索引和分配。但它們不是執行緒安全的。

someValue := someMap[someKey]someValue, ok := someMap[someKey] // 如果鍵值不在 someMap 中，變數 ok 會賦值為 `false`someMap[someKey] = someValue