golang 简明教程
1.Go 安装
最新版本下载地址官方下载 golang.org
使用 Linux，可以用如下方式快速安装
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$ wget https://studygolang.com/dl/golang/go1.17.7.linux-amd64.tar.gz $ tar -zxvf go1.17.7.linux-amd64.tar.gz $ sudo mv go /usr/local/ $ go version go version go1.17.7 linux/amd64 |
从 Go 1.11 版本开始，Go 提供了 Go Modules 的机制，推荐设置以下环境变量，第三方包的下载将通过国内镜像，避免出现官方网址被屏蔽的问题。
1 |
$ go env -w GOPROXY=https://goproxy.cn,direct |
或在 ~/.profile 中设置环境变量
1 |
export GOPROXY=https://goproxy.cn |
go mod 是官方的包管理工具，之前有非官方的包管理工具，例如：go vendor等工具
有道云笔记
https://note.youdao.com/s/ZR8vtAKO
2.Hello World
新建一个文件 main.go，写入
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package main
import "fmt"
func main() {
fmt.Println("Hello World!")
}
|
执行go run main.go 或 go run .，将会输出
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$ go run . Hello World! |
如果强制启用了 Go Modules 机制，即环境变量中设置了 GO111MODULE=on，则需要先初始化模块 go mod init hello
否则会报错误：go: cannot find main module; see ‘go help modules’
我们的第一个 Go 程序就完成了，接下来我们逐行来解读这个程序：
- package main：声明了 main.go 所在的包，Go 语言中使用包来组织代码。一般一个文件夹即一个包，包内可以暴露类型或方法供其他包使用。
- import “fmt”：fmt 是 Go 语言的一个标准库/包，用来处理标准输入输出。
- func main：main 函数是整个程序的入口，main 函数所在的包名也必须为
main。 - fmt.Println(“Hello World!”)：调用 fmt 包的 Println 方法，打印出 “Hello World!”
go run main.go，其实是 2 步：
- go build main.go：编译成二进制可执行程序
- ./main：执行该程序
3 变量与内置数据类型
3.1 变量(Variable)
Go 语言是静态类型的，变量声明时必须明确变量的类型。Go 语言与其他语言显著不同的一个地方在于，Go 语言的类型在变量后面。比如 java 中，声明一个整体一般写成 int a = 1，在 Go 语言中，需要这么写：
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var a int // 如果没有赋值，默认为0 var a int = 1 // 声明时赋值 var a = 1 // 声明时赋值 |
var a = 1，因为 1 是 int 类型的，所以赋值时，a 自动被确定为 int 类型，所以类型名可以省略不写，这种方式还有一种更简单的表达：
1 2 |
a := 1 msg := "Hello World!" |
3.2 简单类型
空值：nil
整型类型： int(取决于操作系统), int8, int16, int32, int64, uint8, uint16, …
浮点数类型：float32, float64
字节类型：byte (等价于uint8)
字符串类型：string
布尔值类型：boolean，(true 或 false)
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var a int8 = 10 var c1 byte = 'a' var b float32 = 12.2 var msg = "Hello World" ok := false |
3.3 字符串
在 Go 语言中，字符串使用 UTF8 编码，UTF8 的好处在于，如果基本是英文，每个字符占 1 byte，和 ASCII 编码是一样的，非常节省空间，如果是中文，一般占3字节。包含中文的字符串的处理方式与纯 ASCII 码构成的字符串有点区别。
我们看下面的例子：
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package main
import (
"fmt"
"reflect"
)
func main() {
str1 := "Golang"
str2 := "Go语言"
fmt.Println(reflect.TypeOf(str2[2]).Kind()) // uint8
fmt.Println(str1[2], string(str1[2])) // 108 l
fmt.Printf("%d %c\n", str2[2], str2[2]) // 232 è
fmt.Println("len(str2)：", len(str2)) // len(str2)： 8
}
|
- reflect.TypeOf().Kind() 可以知道某个变量的类型，我们可以看到，字符串是以 byte 数组形式保存的，类型是 uint8，占1个 byte，打印时需要用 string 进行类型转换，否则打印的是编码值。
- 因为字符串是以 byte 数组的形式存储的，所以，
str2[2]的值并不等于语。str2 的长度len(str2)也不是 4，而是 8（ Go 占 2 byte，语言占 6 byte）。
正确的处理方式是将 string 转为 rune 数组
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str2 := "Go语言"
runeArr := []rune(str2)
fmt.Println(reflect.TypeOf(runeArr[2]).Kind()) // int32
fmt.Println(runeArr[2], string(runeArr[2])) // 35821 语
fmt.Println("len(runeArr)：", len(runeArr)) // len(runeArr)： 4
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转换成 []rune 类型后，字符串中的每个字符，无论占多少个字节都用 int32 来表示，因而可以正确处理中文。
3.4 数组(array)与切片(slice)
声明数组
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var arr [5]int // 一维 var arr2 [5][5]int // 二维 |
声明时初始化
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var arr = [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
// 或 arr := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
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使用 [] 索引/修改数组
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arr := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
for i := 0; i < len(arr); i++ {
arr[i] += 100
}
fmt.Println(arr) // [101 102 103 104 105]
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数组的长度不能改变，如果想拼接2个数组，或是获取子数组，需要使用切片。切片是数组的抽象。 切片使用数组作为底层结构。切片包含三个组件：容量，长度和指向底层数组的指针,切片可以随时进行扩展
声明切片：
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slice1 := make([]float32, 0) // 长度为0的切片 slice2 := make([]float32, 3, 5) // [0 0 0] 长度为3容量为5的切片 fmt.Println(len(slice2), cap(slice2)) // 3 5 |
使用切片：
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// 添加元素，切片容量可以根据需要自动扩展 slice2 = append(slice2, 1, 2, 3, 4) // [0, 0, 0, 1, 2, 3, 4] fmt.Println(len(slice2), cap(slice2)) // 7 12 // 子切片 [start, end) sub1 := slice2[3:] // [1 2 3 4] sub2 := slice2[:3] // [0 0 0] sub3 := slice2[1:4] // [0 0 1] // 合并切片 combined := append(sub1, sub2...) // [1, 2, 3, 4, 0, 0, 0] |
- 声明切片时可以为切片设置容量大小，为切片预分配空间。在实际使用的过程中，如果容量不够，切片容量会自动扩展。
sub2...是切片解构的写法，将切片解构为 N 个独立的元素。
3.5 字典(键值对，map)
map 类似于 java 的 HashMap，Python的字典(dict)，是一种存储键值对(Key-Value)的数据解构。使用方式和其他语言几乎没有区别。
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// 仅声明
m1 := make(map[string]int)
// 声明时初始化
m2 := map[string]string{
"Sam": "Male",
"Alice": "Female",
}
// 赋值/修改
m1["Tom"] = 18
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3.6 指针(pointer)
指针即某个值的地址，类型定义时使用符号*，对一个已经存在的变量，使用 & 获取该变量的地址。
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str := "Golang" var p *string = &str // p 是指向 str 的指针 *p = "Hello" fmt.Println(str) // Hello 修改了 p，str 的值也发生了改变 |
一般来说，指针通常在函数传递参数，或者给某个类型定义新的方法时使用。Go 语言中，参数是按值传递的，如果不使用指针，函数内部将会拷贝一份参数的副本，对参数的修改并不会影响到外部变量的值。如果参数使用指针，对参数的传递将会影响到外部变量。
例如：
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func add(num int) {
num += 1
}
func realAdd(num *int) {
*num += 1
}
func main() {
num := 100
add(num)
fmt.Println(num) // 100，num 没有变化
realAdd(&num)
fmt.Println(num) // 101，指针传递，num 被修改
}
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4 流程控制(if, for, switch)
4.1 条件语句 if else
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age := 18
if age < 18 {
fmt.Printf("Kid")
} else {
fmt.Printf("Adult")
}
// 可以简写为：
if age := 18; age < 18 {
fmt.Printf("Kid")
} else {
fmt.Printf("Adult")
}
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4.2 switch
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type Gender int8
const (
MALE Gender = 1
FEMALE Gender = 2
)
gender := MALE
switch gender {
case FEMALE:
fmt.Println("female")
case MALE:
fmt.Println("male")
default:
fmt.Println("unknown")
}
// male
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- 在这里，使用了
type关键字定义了一个新的类型 Gender。 - 使用 const 定义了 MALE 和 FEMALE 2 个常量，Go 语言中没有枚举(enum)的概念，一般可以用常量的方式来模拟枚举。
- 和其他语言不同的地方在于，Go 语言的 switch 不需要 break，匹配到某个 case，执行完该 case 定义的行为后，默认不会继续往下执行。如果需要继续往下执行，需要使用 fallthrough，例如：
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switch gender {
case FEMALE:
fmt.Println("female")
fallthrough
case MALE:
fmt.Println("male")
fallthrough
default:
fmt.Println("unknown")
}
// 输出结果
// male
// unknown
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4.3 for 循环
一个简单的累加的例子，break 和 continue 的用法与其他语言没有区别。
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sum := 0
for i := 0; i < 10; i++ {
if sum > 50 {
break
}
sum += i
}
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对数组(arr)、切片(slice)、字典(map) 使用 for range 遍历：
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nums := []int{10, 20, 30, 40}
for i, num := range nums {
fmt.Println(i, num)
}
// 0 10
// 1 20
// 2 30
// 3 40
m2 := map[string]string{
"Sam": "Male",
"Alice": "Female",
}
for key, value := range m2 {
fmt.Println(key, value)
}
// Sam Male
// Alice Female
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5 函数(functions)
5.1 参数与返回值
一个典型的函数定义如下，使用关键字 func，参数可以有多个，返回值也支持有多个。特别地，package main 中的func main() 约定为可执行程序的入口。
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func funcName(param1 Type1, param2 Type2, ...) (return1 Type3, ...) {
// body
}
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例如，实现2个数的加法（一个返回值）和除法（多个返回值）：
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func add(num1 int, num2 int) int {
return num1 + num2
}
func div(num1 int, num2 int) (int, int) {
return num1 / num2, num1 % num2
}
func main() {
quo, rem := div(100, 17)
fmt.Println(quo, rem) // 5 15
fmt.Println(add(100, 17)) // 117
}
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也可以给返回值命名，简化 return，例如 add 函数可以改写为
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func add(num1 int, num2 int) (ans int) {
ans = num1 + num2
return
}
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5.2 错误处理(error handling)
如果函数实现过程中，如果出现不能处理的错误，可以返回给调用者处理。比如我们调用标准库函数os.Open读取文件，os.Open 有2个返回值，第一个是 *File，第二个是 error， 如果调用成功，error 的值是 nil，如果调用失败，例如文件不存在，我们可以通过 error 知道具体的错误信息。
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import (
"fmt"
"os"
)
func main() {
_, err := os.Open("filename.txt")
if err != nil {
fmt.Println(err)
}
}
// open filename.txt: no such file or directory
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可以通过 errorw.New 返回自定义的错误
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import (
"errors"
"fmt"
)
func hello(name string) error {
if len(name) == 0 {
return errors.New("error: name is null")
}
fmt.Println("Hello,", name)
return nil
}
func main() {
if err := hello(""); err != nil {
fmt.Println(err)
}
}
// error: name is null
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error 往往是能预知的错误，但是也可能出现一些不可预知的错误，例如数组越界，这种错误可能会导致程序非正常退出，在 Go 语言中称之为 panic。
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func get(index int) int {
arr := [3]int{2, 3, 4}
return arr[index]
}
func main() {
fmt.Println(get(5))
fmt.Println("finished")
}
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$ go run . panic: runtime error: index out of range [5] with length 3 goroutine 1 [running]: exit status 2 |
在 Python、Java 等语言中有 try...catch 机制，在 try 中捕获各种类型的异常，在 catch 中定义异常处理的行为。Go 语言也提供了类似的机制 defer 和 recover。
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func get(index int) (ret int) {
defer func() {
if r := recover(); r != nil {
fmt.Println("Some error happened!", r)
ret = -1
}
}()
arr := [3]int{2, 3, 4}
return arr[index]
}
func main() {
fmt.Println(get(5))
fmt.Println("finished")
}
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$ go run . Some error happened! runtime error: index out of range [5] with length 3 -1 finished |
- 在 get 函数中，使用 defer 定义了异常处理的函数，在协程退出前，会执行完 defer 挂载的任务。因此如果触发了 panic，控制权就交给了 defer。
- 在 defer 的处理逻辑中，使用 recover，使程序恢复正常，并且将返回值设置为 -1，在这里也可以不处理返回值，如果不处理返回值，返回值将被置为默认值 0。
6 结构体，方法和接口
6.1 结构体(struct) 和方法(methods)
结构体类似于其他语言中的 class，可以在结构体中定义多个字段，为结构体实现方法，实例化等。接下来我们定义一个结构体 Student，并为 Student 添加 name，age 字段，并实现 hello() 方法。
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type Student struct {
name string
age int
}
func (stu *Student) hello(person string) string {
return fmt.Sprintf("hello %s, I am %s", person, stu.name)
}
func main() {
stu := &Student{
name: "Tom",
}
msg := stu.hello("Jack")
fmt.Println(msg) // hello Jack, I am Tom
}
|
- 使用
Student{field: value, ...}的形式创建 Student 的实例，字段不需要每个都赋值，没有显性赋值的变量将被赋予默认值，例如 age 将被赋予默认值 0。 - 实现方法与实现函数的区别在于，
func和函数名hello之间，加上该方法对应的实例名stu及其类型*Student，可以通过实例名访问该实例的字段name和其他方法了。 - 调用方法通过
实例名.方法名(参数)的方式。
除此之外，还可以使用 new 实例化：
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func main() {
stu2 := new(Student)
fmt.Println(stu2.hello("Alice")) // hello Alice, I am , name 被赋予默认值""
}
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6.2 接口(interfaces)
一般而言，接口定义了一组方法的集合，接口不能被实例化，一个类型可以实现多个接口。
举一个简单的例子，定义一个接口 Person和对应的方法 getName() 和 getAge()：
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type Person interface {
getName() string
}
type Student struct {
name string
age int
}
func (stu *Student) getName() string {
return stu.name
}
type Worker struct {
name string
gender string
}
func (w *Worker) getName() string {
return w.name
}
func main() {
var p Person = &Student{
name: "Tom",
age: 18,
}
fmt.Println(p.getName()) // Tom
}
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- Go 语言中，并不需要显式地声明实现了哪一个接口，只需要直接实现该接口对应的方法即可。
- 实例化
Student后，强制类型转换为接口类型 Person。
在上面的例子中，我们在 main 函数中尝试将 Student 实例类型转换为 Person，如果 Student 没有完全实现 Person 的方法，比如我们将 (*Student).getName() 删掉，编译时会出现如下报错信息。
1 |
*Student does not implement Person (missing getName method) |
但是删除 (*Worker).getName() 程序并不会报错，因为我们并没有在 main 函数中使用。这种情况下我们如何确保某个类型实现了某个接口的所有方法呢？一般可以使用下面的方法进行检测，如果实现不完整，编译期将会报错。
1 2 |
var _ Person = (*Student)(nil) var _ Person = (*Worker)(nil) |
- 将空值 nil 转换为 *Student 类型，再转换为 Person 接口，如果转换失败，说明 Student 并没有实现 Person 接口的所有方法。
- Worker 同上。
实例可以强制类型转换为接口，接口也可以强制类型转换为实例。
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func main() {
var p Person = &Student{
name: "Tom",
age: 18,
}
stu := p.(*Student) // 接口转为实例
fmt.Println(stu.getAge())
}
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6.3 空接口
如果定义了一个没有任何方法的空接口，那么这个接口可以表示任意类型。例如
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func main() {
m := make(map[string]interface{})
m["name"] = "Tom"
m["age"] = 18
m["scores"] = [3]int{98, 99, 85}
fmt.Println(m) // map[age:18 name:Tom scores:[98 99 85]]
}
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7 并发编程(goroutine)
7.1 sync
Go 语言提供了 sync 和 channel 两种方式支持协程(goroutine)的并发。
例如我们希望并发下载 N 个资源，多个并发协程之间不需要通信，那么就可以使用 sync.WaitGroup，等待所有并发协程执行结束。
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import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
var wg sync.WaitGroup
func download(url string) {
fmt.Println("start to download", url)
time.Sleep(time.Second) // 模拟耗时操作
wg.Done()
}
func main() {
for i := 0; i < 3; i++ {
wg.Add(1)
go download("a.com/" + string(i+'0'))
}
wg.Wait()
fmt.Println("Done!")
}
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- wg.Add(1)：为 wg 添加一个计数，wg.Done()，减去一个计数。
- go download()：启动新的协程并发执行 download 函数。
- wg.Wait()：等待所有的协程执行结束。
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$ time go run . start to download a.com/2 start to download a.com/0 start to download a.com/1 Done! real 0m1.563s |
可以看到串行需要 3s 的下载操作，并发后，只需要 1s。
7.2 channel
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var ch = make(chan string, 10) // 创建大小为 10 的缓冲信道
func download(url string) {
fmt.Println("start to download", url)
time.Sleep(time.Second)
ch <- url // 将 url 发送给信道
}
func main() {
for i := 0; i < 3; i++ {
go download("a.com/" + string(i+'0'))
}
for i := 0; i < 3; i++ {
msg := <-ch // 等待信道返回消息。
fmt.Println("finish", msg)
}
fmt.Println("Done!")
}
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使用 channel 信道，可以在协程之间传递消息。阻塞等待并发协程返回消息。
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$ time go run . start to download a.com/2 start to download a.com/0 start to download a.com/1 finish a.com/2 finish a.com/1 finish a.com/0 Done! real 0m1.528s |
8 单元测试(unit test)
假设我们希望测试 package main 下 calc.go 中的函数，要只需要新建 calc_test.go 文件，在calc_test.go中新建测试用例即可。
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// calc.go
package main
func add(num1 int, num2 int) int {
return num1 + num2
}
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
// calc_test.go
package main
import "testing"
func TestAdd(t *testing.T) {
if ans := add(1, 2); ans != 3 {
t.Error("add(1, 2) should be equal to 3")
}
}
|
运行 go test，将自动运行当前 package 下的所有测试用例，如果需要查看详细的信息，可以添加-v参数。
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$ go test -v === RUN TestAdd --- PASS: TestAdd (0.00s) PASS ok example 0.040s |
9 包(Package)和模块(Modules)
9.1 Package
一般来说，一个文件夹可以作为 package，同一个 package 内部变量、类型、方法等定义可以相互看到。
比如我们新建一个文件 calc.go， main.go 平级，分别定义 add 和 main 方法。
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// calc.go
package main
func add(num1 int, num2 int) int {
return num1 + num2
}
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1 2 3 4 5 6 7 8 |
// main.go
package main
import "fmt"
func main() {
fmt.Println(add(3, 5)) // 8
}
|
运行 go run main.go，会报错，add 未定义：
1 |
./main.go:6:14: undefined: add |
因为 go run main.go 仅编译 main.go 一个文件，所以命令需要换成
1 2 |
$ go run main.go calc.go 8 |
或
1 2 |
$ go run . 8 |
Go 语言也有 Public 和 Private 的概念，粒度是包。如果类型/接口/方法/函数/字段的首字母大写，则是 Public 的，对其他 package 可见，如果首字母小写，则是 Private 的，对其他 package 不可见。
9.2 Modules
Go Modules 是 Go 1.11 版本之后引入的，Go 1.11 之前使用 $GOPATH 机制。Go Modules 可以算作是较为完善的包管理工具。同时支持代理，国内也能享受高速的第三方包镜像服务。接下来简单介绍 go mod 的使用。Go Modules 在 1.13 版本仍是可选使用的，环境变量 GO111MODULE 的值默认为 AUTO，强制使用 Go Modules 进行依赖管理，可以将 GO111MODULE 设置为 ON。
在一个空文件夹下，初始化一个 Module
1 2 |
$ go mod init example go: creating new go.mod: module example |
此时，在当前文件夹下生成了go.mod，这个文件记录当前模块的模块名以及所有依赖包的版本。
接着，我们在当前目录下新建文件 main.go，添加如下代码：
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package main
import (
"fmt"
"rsc.io/quote"
)
func main() {
fmt.Println(quote.Hello()) // Ahoy, world!
}
|
运行 go run .，将会自动触发第三方包 rsc.io/quote的下载，具体的版本信息也记录在了go.mod中：
1 2 3 4 5 |
module example go 1.13 require rsc.io/quote v3.1.0+incompatible |
我们在当前目录，添加一个子 package calc，代码目录如下：
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demo/
|--calc/
|--calc.go
|--main.go
|
在 calc.go 中写入
1 2 3 4 5 |
package calc
func Add(num1 int, num2 int) int {
return num1 + num2
}
|
在 package main 中如何使用 package cal 中的 Add 函数呢？import 模块名/子目录名 即可，修改后的 main 函数如下：
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package main
import (
"fmt"
"example/calc"
"rsc.io/quote"
)
func main() {
fmt.Println(quote.Hello())
fmt.Println(calc.Add(10, 3))
}
|
1 2 3 |
$ go run . Ahoy, world! 13 |