Go 语言入门指南：基础语法和常用特性解析

Hello,World

package main

import "fmt"

func main(){
    fmt.Println("Hwllo,World!")
}

• 第$1$行是包的声明。本例中是main包，main包是每个项目的入口。
• 第$3$行，使用g键字import导入Go语言提供的标准包fmt。
• 第$5$行定义了一个函数，func是定义函数的关键字。
• 第$6$行使用fmt的Println函数输出字符串Hello,World!

注意：Go语言每行代码行尾是不需要加分号; 的，编译器会把换行符解析成分号，不能把函数的左扩号单独成行。

变量、指针及赋值

变量和常量

• 变量声明使用var关键字
• 常量声明使用const关键字
• 变量的定义形式： var name 【类型】 = 【表达式】

注意：使用过程中，"类型"和"表达式"可以省略一个，但不能同时省略。Go语言能进行自动推导，根据类型推默认表达式，也能根据表达式推出类型。

类型默认值

• 数字类型默认为0
• 布尔类型默认为false
• 字符串类型默认为""
• 接口、slice、指针、map、通道、函数等类型默认值为nil

变量定义示例

// 省略类型
var m = 2

// 省略表达式
var n int

// 多个变量一起声明
var a, b, c int

// 多个变量一同通过表达式声明
var i, j, k = 1, "hello", true

常量定义示例

• 常量的值是在程序编译的时候确定的，之后不可改变。

const LEN = 10

// 一次定义多个常量
const (
	SYS = "Windows"
	Type = "string"
)

:= 和 =

n1 := 10    // 正确   
n2 = 10     // 错误

var n3 int
n3 = 10     // 正确

• := 是声明并赋值
• =是给声明后的变量赋值

指针

• Go语言支持指针，指针的默认初始值为nil。

  var int x  
  p := &x    // & 为取地址符号。 p为指向x的整型指针
  *p = 1		
  fmt.Println(x)
  

• Go也支持new函数

p := new(int)

赋值

• =为赋值符号。等号左边是变量名，等号右边是表达式。

• Go语言也提供了自增、自减和*=、+=等先运算后赋值的操作

  m := 1
  m++    	// 相当于 m = m + 1
  m -= 1  // 相当于 m = m - 1
  

• Go同样支持多重赋值

  m := 2
  n := 3
  m,n = n,m  // 实现交换m，n的值
  
  var a, b, c int // a, b, c 同时声明 
  a,b,c = 1,2,3  	// a，b, c 同时赋值
  

选择和循环

选择

• Go语言也提供if else、switch语句

• switch语句的每个case不需要额外的break。

  if expression == true {
      fmt.Println("条件成立1")
  }
  
  if expression == false {
      fmt.Println("条件成立2")
  }
  

循环

• Go语言只提供for关键字，没有while等其他关键字。

for形式

// 一般形式
for i := 0; i < 100; i++ {
    
}

// 相当于 while
for {
    
}

// 相当于 do ... while
for ok := true; ok; ok = expression{
    
}

// for循环也支持range函数 
arr := []int{1, 2, 3, 4}    // 定义切片slice，类似c的数组
for i, v : range arr{
    fmt.Println("index: "，i, "value: ", v)
}

基本数据类型

整型

• 分int8、int8、int6、int32分别对应8、16、32、64位整数。

整型的取值范围

• 整型分带符号整数和无符号整数。int为带符号整型，uint为无符号类型。

  // 带符号整数
  int8  (-128 ~ 127)
  int16 (-32768 ~ 32767)
  int32 (-2,147,483,648 ~ 2,147,483,647)
  int64 (-9,233,372,036,854,775,808 ~ 9,233,372,036,854,775,807)
  
  // 无符号整数
  unit8  (0 ~ 255)
  unit16 (0 ~ 65,535)
  unit32 (0 ~ 4,294,967,295)
  unit64 (0 ~ 18,446,744,073,709,551,615)
  

运算符

二元运算符

• 二元运算符包括算术运算、逻辑运算和比较运算

运算符优先级从上到下的递减顺序排列：

*	/	%	<< 	>>	&	&^
+	-	|	^
==	!=	<	<=	>	>=
&&
||

• 同一优先级，使用左优先结合规则。

一元运算符

• 一元运算符包括正负号、bit位运算

  &	与 AND
  |	或 OR
  ^	异或 XOR
  &^ 	位清空 （AND NOT）
  << 	左移
  >> 右移
  

• 左移<<：左移运算用零填充右边空缺的bit位

• 右移>>：无符号数右移运算用0填充左边空缺的bit位，有符号数的右移运算用符号位的值填充左边空缺的bit位。

浮点型

• 浮点型分float32和float64。推荐使用float64。

• float32表示小数可能会出现精度丢失。下面给出示例。

  package main
  
  import "fmt"
  
  func main() {
     	var f1 float32 = 9.90
  	fmt.Println(f1*100)
  	
  	var f2 float64 = 9.90
  	fmt.Println(f2*100)
  }
  
  /* output
  989.99994
  990
  */
  

复数和布尔类型

复数类型

• 复数分为complex64和complex128，它们分别有float32和float64组成。

• 复数由实部和虚部组成，内置的real和imag函数用于获取复数的实部和虚部

  var a complex128 = complex(2,3) // 2+3i
  fmt.Println(real(a)) // 2
  fmt.Println(imag(a)) // 3
  

布尔类型

• bool的值用true和false表示

• Go语言的布尔类型没有强制类型转换，无法把0转换成false

  var b bool
  b = 0	// 报错
  

字符串

• Go语言字符串按字节存储，不同字符占用不同数目的字节。

• 字符串的字符按unicode编码存储，不同的字符按1~4个字节存储。其中，中文汉字占用3个字节，英文占用1个字节。

• 字符串索引访问是按字节访问的，而不是字符。

rune

• unicode通常用4个字节来表示，对应Go语言的字符rune占4个字节

• rune类型是一个衍生类型，在内存里面使用int32类型的4各字节存储

  type rune int32
  

Unicode和UTF-8

• Unicode支持超过一百种的语言和十万字符的码点。

• UTF-8是Unicode标准的一种实现。

• UTF-8特点：

  • 字符长度可变，长度1到4字节不等。
  • 第一个bit为0，那么长度为1字节，使用剩余7位存放字符，正好能覆盖ASCII码字符集。
  • 前两位是10，则表示长度为两个字节，第二个字节以0开头。
  • 对于三个字节的UTF-8码。这三个字节分别是110、10和0。

按字节访问

package main

import "fmt"

func main() {
	var s = "嘻哈china"
	for i:=0;i<len(s);i++ {
		fmt.Printf("%d %x ", i, s[i])
	}
 
}

-----------
0 e5 1 98 2 bb 3 e5 4 93 5 88 6 63 7 68 8 69 9 6e 10 61

按字符rune访问

package main

import "fmt"

func main() {
	var s = "嘻哈china"
	for codepoint, runeValue := range s {
		fmt.Printf("%d %d ", codepoint, int32(runeValue))
	}
}

-----------
0 22075 3 21704 6 99 7 104 8 105 9 110 10 97

对字符串进行range遍历，每次迭代出两个变量codepoint和runeValue。

codepoint表示字符起始位置，runeValue表示对于的unicode编码（类型是rune）

特点

• 字符串是只读的，不支持按索引修改。
• 字符串支持切片成子串

字节数组和字符串的转换

借助[]byte()和string()即可

var s1 = "hello world"     
var b = []byte(s1)     // 字符串转字节数组
var s2 = string(b)	   // 字节数组转字符串

/*
b = [104 101 108 108 111 32 119 111 114 108 100]
s2 = hello world
*/

数组

• 在Go语言中，数组的使用频率并不高，因为数组长度不可变，很多时候都是使用slice(切片)。slice比数组更灵活，长度是可变的。

数组的定义

1. 使用默认初始值

var a [3]int

• 定义了长度为3的整型数组，三个元素都是默认初始值0

2. 定义并初始化

var b [3]int = [3]int{1, 2, 3}
var b = [3]int{1, 2, 3}

3. 省略数组长度

c := [...]int{1, 2, 3}

• 数组长度由后面元素的个数决定。这里数组的长度为3

4. 索引赋值初始化

d := [...]int{4, 4:1, 1:2}

// d : {4, 2, 0, 0, 1}

• 并没有给所有的元素赋值，而且赋值使用了index:value的方式。4:1的意思是给下标为4的元素赋值为1,。
• 数组长度根据最大下标确定。

数组特点

• [3]int和[4]int是两种不同的数据类型，这两种不同的数组在编译时就已经确定。把[4]int类型的变量赋值给[3]int类型的变量会报错。
• Go语言数组长度是数组的一部分，并非向C语言那样只存储数组的地址
• 在分配内存底层空间时，数组的元素是紧挨着分配到固定位置的，这也是数组长度不可变的原因。

数组是默认按值传递

• Go语言数组是传递值的，不同于其他语言的数组都是传递引用的。
• 值传递涉及数组的拷贝，会浪费性能，但形参数组的修改不会影响原数组。

给出一个实例，修改数组的0索引位置的元素

一种是直接传数组，此时是值传递。另一种是传数组地址，此时是引用传递（指针）。

package main

import "fmt"

func main() {
	var a [3]int = [3]int{1, 2, 3}
    
	change_arr_by_value(a)
	fmt.Println(a[0]) // 1 按值传递，修改失败

	change_arr_by_reference(&a)
	fmt.Println(a[0]) // 999 按索引传递，修改成功
}

func change_arr_by_value(arr [3]int) {
	arr[0] = 999
}

func change_arr_by_reference(arr *[3]int) {
	arr[0] = 999
}

slice

• slice（切片）是一个拥有相同类型元素的可变长序列，且slice定义和数组的定义很像。

原型

type SliceHeader struct {
	Data uintptr	// 指针
	Len int			// 长度
	Cap int			// 容量
}

说明

• 指针指向slice开始访问的第一个元素
• 长度是切片的长度，及元素个数
• 容量是切片能访问的最大元素个数。slice的容量大于等于silice的长度

切片的底层是数组，Go语言的切片对应着底层数组。一个底层数组可以对应多个slice。

基本操作

定义

s := []int{1, 2, 3, 4, 5}

如果在方括号中指定了长度或写入省略号，那就是一个数组。

ss := make([]int, 10)

make函数定义了[ ]int类型的切片，长度为10，元素默认值为0

释放slice

ss = nil

如果将slice赋值为nil，垃圾回收机制将会回收slice的空间。

获取长度和容量

len(slice)
cap(slice)

切片

• 切片s[i:j]是左闭右开，索引区间是[i, j)

s := []int{0, 1, 2, 3, 4, 5}
s[0:3] // {0, 1, 2}

• 左边界i不写，默认是0。右边界j不写，默认是切片的容量cap(slice)。
• s[:]是整个切片。

数组的切片

• 对数组切片的修改会影响原数组。

a := [...]int{1, 2, 3, 4, 5}
ss := a[1:3]
ss[0] = 99
ss[1] = -99

fmt.Println(ss)  // [99, -99]
fmt.Println(a) 	 // [1, 99, -99, 4, 5]

slice默认是引用传递

append

• slice的长度是动态的。append可以在原来的切片上插入元素，可以在开头、结尾、指定位置插入元素或其他slice。数组不能直接插入，要转换成切片才能添加。

s = []int{1, 2, 3}			// 定义切片
arr = [3]int{66, 77, 88}	// 定义数组

头插

ss = append(a[:], ss...)
ss = append([]int{1}, ss...)

注意：ss...意思是把切片ss，拆解成一个个元素。之后将依次插入。 a[:]是取数组的切片。

尾插

ss = append(ss, 1)
ss = append(ss, a[:]...)

任意位置插入

• 演示在ss的索引为1的位置插入

ss = append(ss[:1], append(a[:], ss[1:]...)...)

slice的增长过程

切片的底层是数组，如果使用append函数向切片中添加元素是，实际上是把元素放到切片的底层数组。

如果底层数组满了，没有空间，这时再向切片添加元素，Go只能创建一个更大的新数组，将原来的数组复制到新数组，并把新数组作为切片的底层数组。

代码演示

s1 := []int{1, 2, 3}
fmt.Printf("长度：%d，容量：%d，数组地址：%p\n", len(s1), cap(s1), s1)
s1 = append(s1, 4)
fmt.Printf("长度：%d，容量：%d，数组地址：%p\n", len(s1), cap(s1), s1)
s1 = append(s1, 5)
fmt.Printf("长度：%d，容量：%d，数组地址：%p\n", len(s1), cap(s1), s1)
s1 = append(s1, 6)
fmt.Printf("长度：%d，容量：%d，数组地址：%p\n", len(s1), cap(s1), s1)
s1 = append(s1, 7)
fmt.Printf("长度：%d，容量：%d，数组地址：%p\n", len(s1), cap(s1), s1)
s1 = append(s1, 8)
fmt.Printf("长度：%d，容量：%d，数组地址：%p\n", len(s1), cap(s1), s1)


/*output
	长度：3，容量：3，数组地址：0xc00001e0c0
    长度：4，容量：6，数组地址：0xc00001a120
    长度：5，容量：6，数组地址：0xc00001a120
    长度：6，容量：6，数组地址：0xc00001a120
    长度：7，容量：12，数组地址：0xc00005c060
    长度：8，容量：12，数组地址：0xc00005c060
*/

切片变换过程：

copy

• 切片元素的赋值可利用copy函数

a1 := []{1,1,1,1,1}
b1 := []{-1,-1,-1}
copy(a1, b1)  // 将 b1 复制到 a1
// a1 : [-1,-1,-1,1,1]

a2 := []{2,2,2,2,2}
b2 := []{-2,-2,-2}
copy(b2, a2)  // 将 b1 复制到 a1
// b2 : [2,2,2]

注意：要理解复制到的含义。

• copy函数只涉及元素值的拷贝，不涉新空间的创造

• copy的两个参数必须是slice，不能是数组

其他

slice是通过指向底层数组来存储数据，而且可能有多个slice指向同一个底层数组。如果有任一切片指向这个数组，底层数组就因处于使用状态而无法被删除。

极端情况，很小的切片指向很大底层数组，会造成空间的浪费。

map

• map(映射)是Go语言提供的key-value(键值对)形式的无序集合。

• map的底层是Hash（哈希）表。

• 键值对的键有唯一性的要求，通过键来获取值和更新值。

定义形式

map[k]v

• k是键，同一mao中所有的key是同一数据类型，而且必须能进行==的比较运算 。
• boll类型作为k并不灵活，而浮点型作为k，可能会因为精度问题而导致异常。

基本操作

创建map

// 方式一
m1 := make(map[string]int)

// 方式二
m2 := map[string]int{
    "k1" : 11,
    "k2" : 22,
}

访问元素

map[k], 比如val,ok = m2["k1"]。根据key找val，如果key不存在，ok=false。

添加元素

map[key] = value

注意：key如果存在，则用value更新值。如果不存在，则添加key-value对。

删除元素

delete(map, k)，比如delete[m2, "k2"]

注意：delete函数删除不存在的key时，不会出错。

遍历map

for k, v := range m2 {
    fmt.Println(k, v)
}

特点

• map在元素赋值之前必须初始化。使用上面两种方式均可。如果只声明map，使用则会出错。

  var m1 map[string]int
  m1["k1"] = 12  // error: assignment to nil map 
  

• map的默认初始值是nil，未初始化的map是nil。尽管如此，未初始化的map执行删除元素、len操作、range操作或查找元素时都不会报错。但未初始化之前进行元素赋值操作会出错。

struct

• struct是复合类型，而非引用类型。复合类型是值传递，而引用类型是引用传递。

结构体定义

type Person struct {
	name string
	gender int
	age int
}

var p1 Person

p2 := Person{"Jack", 1, 18}

p3 := Person{name:"Scott", gender:1, age:18}

注意：struct成员的可见性是通过首字母大小写控制，首字母小写仅本报可见，首字母大写则包外也可访问。

成员访问

p3.name

结构体指针

var pp *Person

注意：结构体指针必须初始化后才可以使用，因为如果仅仅声明结构体指针类型变量，其默认值初始值是nil。

pp := new(Person)，创建指向Person结构体的指针pp。

pp.name = "Json"，结构体指针访问成员也是直接.运算符，这是Go的语法糖。

make和new

make函数用于slice、map和chan进行内存分配，它返回的不是指针，而是上面三个类型中的某一个类型本身。

new函数返回初始化的类型对应的指针，new函数主要用于struct初始化中，其他场景英语较少。

参考

《快学 Go 语言》第 7 课

重学Go语言 | Slice全面讲解

Go微服务实战