06-揭开神秘面纱：Golang method的魅力解析

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系列专栏：Golang基础
Go（又称Golang）是由Google开发的开源编程语言。它结合了静态类型的安全性和动态语言的灵活性，拥有高效的并发编程能力和简洁的语法。Go被设计用于构建可扩展、高性能的软件系统，具有优秀的内存管理和快速的编译速度，适用于Web开发、系统编程和云计算等领域。

函数的另一种形态，带有接收者的函数，称为 method

method

现在假设有这么一个场景，定义了一个 struct 叫做长方形，现在想要计算他的面积，那么按照一般的思路应该会用下面的方式来实现：

package main
import "fmt"

type Rectangle struct {
	width, height float64
}
func area(r Rectangle) float64 {
	return r.width*r.height
}
func main() {
	r1 := Rectangle{12, 2}
	r2 := Rectangle{9, 4}
	fmt.Println("Area of r1 is: ", area(r1))
	fmt.Println("Area of r2 is: ", area(r2))
}

这段代码可以计算出来长方形的面积，但是 area() 不是作为 Rectangle 的方法实现的（类似面向对象里面的方法），而是将Rectangle 的对象（如 r1,r2 ）作为参数传入函数计算面积的。
这样实现当然没有问题，但是当需要增加圆形、正方形、五边形甚至其它多边形的时候，想计算他们的面积的时候怎么办？
那就只能增加新的函数，但是函数名就必须要跟着换了，变成 area_rectangle, area_circle , area_triangle …
椭圆代表函数, 而这些函数并不从属于 struct (或者以面向对象的术语来说，并不属于 class )，他们是单独存在于 struct 外围，而非在概念上属于某个 struct 的。
很显然，这样的实现并不优雅，并且从概念上来说"面积"是"形状"的一个属性，它是属于这个特定的形状的，就像长方形的长和宽一样。
基于上面的原因所以就有了 method 的概念， method 是附属在一个给定的类型上的，他的语法和函数的声明语法几乎一样，只是在 func 后面增加了一个 receiver (也就是 method 所依从的主体)。
用上面提到的形状的例子来说，method area() 是依赖于某个形状(比如说 Rectangle )来发生作用的。
Rectangle.area() 的发出者是 Rectangle ， area() 是属于 Rectangle 的方法，而非一个外围函数。
更具体地说，Rectangle 存在字段 height 和 width, 同时存在方法 area() , 这些字段和方法都属于 Rectangle。
用Rob Pike的话来说就是：
“A method is a function with an implicit first argument, called a receiver.”
(方法是一个具有隐式第一个参数的函数，称为接收器。)
method的语法如下：

func (r ReceiverType) funcName(parameters) (results)

下面用最开始的例子用 method 来实现：

package main
import (
	"fmt"
	"math"
)

type Rectangle struct {
	width, height float64
}
type Circle struct {
	radius float64
}
func (r Rectangle) area() float64 {
	return r.width*r.height
}
func (c Circle) area() float64 {
	return c.radius * c.radius * math.Pi
}
func main() {
	r1 := Rectangle{12, 2}
	r2 := Rectangle{9, 4}
	c1 := Circle{10}
	c2 := Circle{25}
	fmt.Println("Area of r1 is: ", r1.area())
	fmt.Println("Area of r2 is: ", r2.area())
	fmt.Println("Area of c1 is: ", c1.area())
	fmt.Println("Area of c2 is: ", c2.area())
}

在使用 method 的时候重要注意几点：

• 虽然method的名字一模一样，但是如果接收者不一样，那么method就不一样
• method里面可以访问接收者的字段
• 调用method通过 . 访问，就像struct里面访问字段一样

在上例，method area() 分别属于 Rectangle 和 Circle ， 于是他们的 Receiver 就变成了 Rectangle 和 Circle, 或者说，这个 area() 方法 是由 Rectangle/Circle 发出的。
值得说明的一点是，此处方法的 Receiver 是以值传递，而非引用传递，是的，Receiver 还可以是指针, 两者的差别在于, 指针作为 Receiver 会对实例对象的内容发生操作，而普通类型作为 Receiver 仅仅是以副本作为操作对象,并不对原实例对象发生操作，后文对此会有详细论述。
那是不是 method 只能作用在 struct 上面呢？当然不是，他可以定义在任何 自定义的类型、内置类型、struct 等各种类型上面。
什么叫自定义类型，自定义类型不就是 struct ，其实不是这样的，struct只是自定义类型里面一种比较特殊的类型而已，还有其他自定义类型申明，可以通过如下这样的申明来实现：

type typeName typeLiteral

请看下面这个申明自定义类型的代码：

type ages int
type money float32
type months map[string]int
m := months {
	"January":31,
	"February":28,
	...
	"December":31,
}

这样就可以在自己的代码里面定义有意义的类型了，实际上只是一个定义了一个别名,有点类似于c中的 typedef，例如上面 ages 替代了 int，回到 method 可以在任何的自定义类型中定义任意多的 method ，接下来让看一个复杂一点的例子：

package main
import "fmt"

const(
	WHITE = iota
	BLACK
	BLUE
	RED
	YELLOW
)
type Color byte
type Box struct {
	width, height, depth float64
	color Color
}
type BoxList []Box //a slice of boxes
func (b Box) Volume() float64 {
	return b.width * b.height * b.depth
}
func (b *Box) SetColor(c Color) {
	b.color = c
}
func (bl BoxList) BiggestColor() Color {
	v := 0.00
	k := Color(WHITE)
	for _, b := range bl {
		if bv := b.Volume(); bv > v {
			v = bv
			k = b.color
		}
	}
	return k
}
func (bl BoxList) PaintItBlack() {
	for i := range bl {
		bl[i].SetColor(BLACK)
	}
}
func (c Color) String() string {
	strings := []string {"WHITE", "BLACK", "BLUE", "RED", "YELLOW"}
	return strings[c]
}
func main() {
	boxes := BoxList {
		Box{4, 4, 4, RED},
		Box{10, 10, 1, YELLOW},
		Box{1, 1, 20, BLACK},
		Box{10, 10, 1, BLUE},
		Box{10, 30, 1, WHITE},
		Box{20, 20, 20, YELLOW},
	}
	fmt.Printf("We have %d boxes in our set\n", len(boxes))
	fmt.Println("The volume of the first one is", boxes[0].Volume(), "cm³")
	fmt.Println("The color of the last one is",boxes[len(boxes)-1].color.String())
	fmt.Println("The biggest one is", boxes.BiggestColor().String())
	fmt.Println("Let's paint them all black")
	boxes.PaintItBlack()
	fmt.Println("The color of the second one is", boxes[1].color.String())
	fmt.Println("Obviously, now, the biggest one is",
	boxes.BiggestColor().String())
}

上面的代码通过 const 定义了一些常量，然后定义了一些自定义类型

• Color作为byte的别名
• 定义了一个struct:Box，含有三个长宽高字段和一个颜色属性
• 定义了一个slice:BoxList，含有Box

然后以上面的自定义类型为接收者定义了一些 method

• Volume()定义了接收者为Box，返回Box的容量
• SetColor(c Color)，把Box的颜色改为c
• BiggestColor()定在在BoxList上面，返回list里面容量最大的颜色
• PaintItBlack()把BoxList里面所有Box的颜色全部变成黑色
• String()定义在Color上面，返回Color的具体颜色(字符串格式)

上面的代码通过文字描述出来之后是不是很简单？
一般解决问题都是通过问题的描述，去写相应的代码实现。

指针作为receiver

现在让回过头来看看 SetColor 这个 method ，它的 receiver 是一个指向 Box 的指针，可以使用 *Box。
定义 SetColor 的真正目的是想改变这个 Box 的颜色，如果不传 Box 的指针，那么 SetColor 接受的其实是
Box 的一个copy，也就是说 method 内对于颜色值的修改，其实只作用于 Box 的copy，而不是真正的 Box。
所以需要传入指针。
这里可以把 receiver 当作 method 的第一个参数来看，然后结合前面函数讲解的传值和传引用就不难理解。
这里也许会问 SetColor 函数里面应该这样定义 *b.Color=c ,而不是 b.Color=c ，需要读取到指针相应的
值。
其实Go里面这两种方式都是正确的，当用指针去访问相应的字段时(虽然指针没有任何的字段)，Go知道要通过指针去获取这个值。PaintItBlack 里面调用 SetColor 的时候是不是应该写成 (&bl[i]).SetColor(BLACK) ，因为 SetColor 的 receiver 是 *Box，而不是 Box。
这两种方式都可以，因为Go知道 receiver 是指针，他自动转了。
也就是说如果一个 method 的 receiver 是 *T ，可以在一个 T类型 的实例变量 V 上面调用这个 method，而不需要 &V 去调用这个 method。
类似的如果一个 method 的 receiver 是 T，可以在一个 *T类型 的变量 P 上面调用这个 method ，而不需要 *P去调用这个 method
所以不用担心是调用的指针的 method 还是不是指针的 method，Go知道要做的一切。

method继承

通过字段的继承的学习，发现Go的一个神奇之处，method 也是可以继承的。如果匿名字段实现了一个 method，那么包含这个匿名字段的 struct 也能调用该 method 。
来看下面这个例子：

package main
import "fmt"

type Human struct {
	name string
	age int
	phone string
}
type Student struct {
	Human //匿名字段
	school string
}
type Employee struct {
	Human //匿名字段
	company string
}
//在human上面定义了一个method
func (h *Human) SayHi() {
	fmt.Printf("Hi, I am %s you can call me on %s\n", h.name, h.phone)
}
func main() {
	mark := Student{Human{"Mark", 25, "222-222-YYYY"}, "MIT"}
	sam := Employee{Human{"Sam", 45, "111-888-XXXX"}, "Golang Inc"}
	mark.SayHi()
	sam.SayHi()
}

method重写

上面的例子中，如果 Employee 想要实现自己的 SayHi ，怎么办？
简单，和匿名字段冲突一样的道理，可以在 Employee 上面定义一个 method ，重写了匿名字段的方法。
请看下面的例子：

package main
import "fmt"

type Human struct {
	name string
	age int
	phone string
}
type Student struct {
	Human //匿名字段
	school string
}
type Employee struct {
	Human //匿名字段
	company string
}
//Human定义method
func (h *Human) SayHi() {
	fmt.Printf("Hi, I am %s you can call me on %s\n", h.name, h.phone)
}
//Employee的method重写Human的method
func (e *Employee) SayHi() {
	fmt.Printf("Hi, I am %s, I work at %s. Call me on %s\n", e.name,
	e.company, e.phone) //Yes you can split into 2 lines here.
}
func main() {
	mark := Student{Human{"Mark", 25, "222-222-YYYY"}, "MIT"}
	sam := Employee{Human{"Sam", 45, "111-888-XXXX"}, "Golang Inc"}
	mark.SayHi()
	sam.SayHi()
}

通过这些内容，可以设计出基本的面向对象的程序了，但是Go里面的面向对象是如此的简单，没有任何的私有、公有关键字，通过大小写来实现(大写开头的为公有，小写开头的为私有)，方法也同样适用这个原则。