包、变量和函数

一、举个例子

现在我们来建立一个完整的程序 main.go（代码较长，可以快速跳过）：

  1. // Golang程序入口的包名必须为 main
  2. package main // import "golang"
  4. // 导入其他地方的包，包通过 go mod 机制寻找
  5. import (
  6.     "fmt"
  7.     "golang/diy"
  8. )
  10. // init函数在main函数之前执行
  11. func init() {
  12.     // 声明并初始化三个值
  13.     var i, j, k = 1, 2, 3
  14.     // 使用格式化包打印
  15.     fmt.Println("init hello world")
  16.     fmt.Println(i, j, k)
  17. }
  19. // 函数，两个数相加
  20. func sum(a, b int64) int64 {
  21.     return a + b
  22. }
  24. // 程序入口必须为 main 函数
  25. func main() {
  26.     // 未使用的变量，不允许声明
  27.     //cannot := 6
  29.     fmt.Println("hello world")
  31.     // 定义基本数据类型
  32.     p := true                             // bool
  33.     a := 3                                // int
  34.     b := 6.0                              // float64
  35.     c := "hi"                             // string
  36.     d := [3]string{"1", "2", "3"}         // array，基本不用到
  37.     e := []int64{1, 2, 3}                 // slice
  38.     f := map[string]int64{"a": 3, "b": 4} // map
  39.     fmt.Printf("type:%T:%v\n", p, p)
  40.     fmt.Printf("type:%T:%v\n", a, a)
  41.     fmt.Printf("type:%T:%v\n", b, b)
  42.     fmt.Printf("type:%T:%v\n", c, c)
  43.     fmt.Printf("type:%T:%v\n", d, d)
  44.     fmt.Printf("type:%T:%v\n", e, e)
  45.     fmt.Printf("type:%T:%v\n", f, f)
  47.     // 切片放值
  48.     e[0] = 9
  49.     // 切片增加值
  50.     e = append(e, 3)
  52.     // 增加map键值
  53.     f["f"] = 5
  55.     // 查找map键值
  56.     v, ok := f["f"]
  57.     fmt.Println(v, ok)
  58.     v, ok = f["ff"]
  59.     fmt.Println(v, ok)
  61.     // 判断语句
  62.     if a > 0 {
  63.         fmt.Println("a>0")
  64.     } else {
  65.         fmt.Println("a<=0")
  66.     }
  68.     // 死循环语句
  69.     a = 0
  70.     for {
  71.         if a >= 10 {
  72.             fmt.Println("out")
  73.             // 退出循环
  74.             break
  75.         }
  77.         a = a + 1
  78.         if a > 5 {
  79.             continue
  80.         } else {
  81.             fmt.Println(a)
  82.         }
  85.     }
  87.     // 循环语句
  88.     for i := 9; i <= 10; i++ {
  89.         fmt.Printf("i=%d\n", i)
  90.     }
  92.     // 循环切片
  93.     for k, v := range e {
  94.         fmt.Println(k, v)
  95.     }
  97.     // 循环map
  98.     for k, v := range f {
  99.         fmt.Println(k, v)
  100.     }
  102.     // 定义 int64 变量
  103.     var h, i int64 = 4, 6
  105.     // 使用函数
  106.     sum := sum(h, i)
  107.     fmt.Printf("sum(h+i),h=%v,i=%v,%v\n", h, i, sum)
  109.     // 新建结构体，值
  110.     g := diy.Diy{
  111.         A: 2,
  112.         //b: 4.0, // 小写成员不能导出
  113.     }
  115.     // 打印类型，值
  116.     fmt.Printf("type:%T:%v\n", g, g)
  118.     // 小写方法不能导出
  119.     //g.set(1,1)
  120.     g.Set(1, 1)
  121.     fmt.Printf("type:%T:%v\n", g, g) // 结构体值变化
  123.     g.Set2(3, 3)
  124.     fmt.Printf("type:%T:%v\n", g, g) // 结构体值未变化
  126.     // 新建结构体，引用
  127.     k := &diy.Diy{
  128.         A: 2,
  129.     }
  130.     fmt.Printf("type:%T:%v\n", k, k)
  131.     k.Set(1, 1)
  132.     fmt.Printf("type:%T:%v\n", k, k) // 结构体值变化
  133.     k.Set2(3, 3)
  134.     fmt.Printf("type:%T:%v\n", k, k) // 结构体值未变化
  136.     // 新建结构体，引用
  137.     m := new(diy.Diy)
  138.     m.A = 2
  139.     fmt.Printf("type:%T:%v\n", m, m)
  141.     s := make([]int64, 5)
  142.     s1 := make([]int64, 0, 5)
  143.     m1 := make(map[string]int64, 5)
  144.     m2 := make(map[string]int64)
  145.     fmt.Printf("%#v,cap:%#v,len:%#v\n", s, cap(s), len(s))
  146.     fmt.Printf("%#v,cap:%#v,len:%#v\n", s1, cap(s1), len(s1))
  147.     fmt.Printf("%#v,len:%#v\n", m1, len(m1))
  148.     fmt.Printf("%#v,len:%#v\n", m2, len(m2))
  150.     var ll []int64
  151.     fmt.Printf("%#v\n", ll)
  152.     ll = append(ll, 1)
  153.     fmt.Printf("%#v\n", ll)
  154.     ll = append(ll, 2, 3, 4, 5, 6)
  155.     fmt.Printf("%#v\n", ll)
  156.     ll = append(ll, []int64{7, 8, 9}...)
  157.     fmt.Printf("%#v\n", ll)
  159.     fmt.Println(ll[0:2])
  160.     fmt.Println(ll[:2])
  161.     fmt.Println(ll[0:])
  162.     fmt.Println(ll[:])
  163. }

在相同目录下新建 diy 文件夹，文件下新建一个 diy.go 文件（名字任取）：

  1. // 包名
  2. package diy
  4. // 结构体
  5. type Diy struct {
  6.     A int64   // 大写导出成员
  7.     b float64 // 小写不可以导出
  8. }
  10. // 引用结构体的方法，引用传递，会改变原有结构体的值
  11. func (diy *Diy) Set(a int64, b float64) {
  12.     diy.A = a
  13.     diy.b = b
  14.     return
  15. }
  17. // 值结构体的方法，值传递，不会改变原有结构体的值
  18. func (diy Diy) Set2(a int64, b float64) {
  19.     diy.A = a
  20.     diy.b = b
  21.     return
  22. }
  24. // 小写方法，不能导出
  25. func (diy Diy) set(a int64, b float64) {
  26.     diy.A = a
  27.     diy.b = b
  28.     return
  29. }
  31. // 小写函数，不能导出，只能在同一包下使用
  32. func sum(a, b int64) int64 {
  33.     return a + b
  34. }

进入文件所在目录，打开命令行终端，执行：

  1. go mod init
  2. go run main.go

会显示一些打印结果：

  1. init hello world
  2. 1 2 3
  3. hello world
  4. type:bool:true
  5. type:int:3
  6. type:float64:6
  7. type:string:hi
  8. type:[3]string:[1 2 3]
  9. type:[]int64:[1 2 3]
  10. type:map[string]int64:map[a:3 b:4]
  11. 5 true
  12. 0 false
  13. a>0
  14. 1
  15. 2
  16. 3
  17. 4
  18. 5
  19. out
  20. i=9
  21. i=10
  22. 0 9
  23. 1 2
  24. 2 3
  25. 3 3
  26. a 3
  27. b 4
  28. f 5
  29. sum(h+i),h=4,i=6,10
  30. type:diy.Diy:{2 0}
  31. type:diy.Diy:{1 1}
  32. type:diy.Diy:{1 1}
  33. type:*diy.Diy:&{2 0}
  34. type:*diy.Diy:&{1 1}
  35. type:*diy.Diy:&{1 1}
  36. type:*diy.Diy:&{2 0}
  37. []int64{0, 0, 0, 0, 0},cap:5,len:5
  38. []int64{},cap:5,len:0
  39. map[string]int64{},len:0
  40. map[string]int64{},len:0
  41. []int64(nil)
  42. []int64{1}
  43. []int64{1, 2, 3, 4, 5, 6}
  44. []int64{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
  45. [1 2]
  46. [1 2]
  47. [1 2 3 4 5 6 7 8 9]
  48. [1 2 3 4 5 6 7 8 9]

我们看到 Golang 语言只有小括号和大括号，不需要使用逗号来分隔代码，只有一种循环 for。

接下来我们会分析这个例子。

二、工程管理：包机制

每一个大型的软件工程项目，都需要进行工程管理。工程管理的一个环节就是代码层次的管理。

包，也称为库，如代码的一个包，代码的一个库，英文：Library 或者 Package。比如，我们常常听到某程序员说：嘿，X哥，我知道 Github 上有一个更好用的数据加密库，几千棵星呢。

在高级编程语言层次，也就是代码本身，各种语言发明了包（package）机制来更好的管理代码，将代码按功能分类归属于不同的包。

Golang 语言目前的包管理新机制叫 go mod。

我们的项目结构是：

  1. ├── diy
  2. │   └── diy.go
  3. └── main.go

每一个 *.go 源码文件，必须属于一个包，假设包名叫 diy ，在代码最顶端必须有 package diy，在此之前不能有其他代码片段，如 diy/diy.go 文件中：

  1. // 包名
  2. package diy
  4. // 结构体
  5. type Diy struct {
  6.     A int64   // 大写导出成员
  7.     b float64 // 小写不可以导出
  8. }

作为执行入口的源码，则强制包名必须为 main，入口函数为 func main()，如 main.go 文件中：

  1. // Golang程序入口的包名必须为 main
  2. package main // import "golang"
  4. // 导入其他地方的包，包通过 go mod 机制寻找
  5. import (
  6.     "fmt"
  7.     "golang/diy"
  8. )

在入口文件 main.go 文件夹下执行以下命令：

  1. go mod init

该命令会解析 main.go 文件的第一行 package main // import "golang"，注意注释 // 后面的 import "golang"，会生成 go.mod 文件：

  1. module golang
  3. go 1.13

Golang 编译器会将这个项目认为是包 golang，这是整个项目最上层的包，而底下的文件夹 diy 作为 package diy，包名全路径就是 golang/diy。

接着，main.go 为了导入包，使用 import ()：

  1. // 导入其他地方的包，包通过 go mod 机制寻找
  2. import (
  3.     "fmt"
  4.     "golang/diy"
  5. )

可以看到导入了官方的包 fmt 和我们自已定义的包 golang/diy，官方的包会自动寻找到，不需要任何额外处理，而自己的包会在当前项目往下找。

在包 golang/diy 中，我们定义了一个结构体和函数：

  1. // 结构体
  2. type Diy struct {
  3.     A int64   // 大写导出成员
  4.     b float64 // 小写不可以导出
  5. }
  7. // 小写函数，不能导出，只能在同一包下使用
  8. func sum(a, b int64) int64 {
  9.     return a + b
  10. }

对于包中小写的函数或者结构体中小写的字段，不能导出，其他包不能使用它，Golang 用它实现了私有或公有控制，毕竟有些包的内容我们不想在其他包中被使用，类似 Java 的 private 关键字。

结构体和函数会在后面的章节介绍，现在只需知道只有大写字母开头的结构体或函数，才能在其他包被人引用。

最后，Golang 的程序入口统一在包 main 中的 main 函数，执行程序时是从这里开始的：

  1. package main
  2. import "fmt"
  4. // init函数在main函数之前执行
  5. func init() {
  6.     // 声明并初始化三个值
  7.     var i, j, k = 1, 2, 3
  8.     // 使用格式化包打印
  9.     fmt.Println("init hello world")
  10.     fmt.Println(i, j, k)
  11. }
  13. // 程序入口必须为 main 函数
  14. func main() {
  15. }

有个必须注意的事情是函数 init() 会在每个包被导入之前执行，如果导入了多个包，那么会根据包导入的顺序先后执行 init()，再回到执行函数 main()。

三、变量

Golang语言可以先声明变量，再赋值，也可以直接创建一个带值的变量。如：

  1. // 声明并初始化三个值
  2. var i, j, k = 1, 2, 3
  4. // 声明后再赋值
  5. var i int64
  6. i = 3
  8. // 直接赋值，创建一个新的变量
  9. j := 5

可以看到 var i int64，数据类型是在变量的后面而不是前面，这是 Golang 语言与其他语言最大的区别之一。

同时，作为一门静态语言，Golang 在编译前还会检查哪些变量和包未被引用，强制禁止游离的变量和包，从而避免某些人类低级错误。如：

  1. package main
  3. func main(){
  4.     a := 2
  5. }

如果执行将会报错：

  1. go run main.go
  3. ./main.go:26:2: cannot declared and not used

提示声明变量未使用，这是 Golang 语言与其他语言最大的区别之一。

变量定义后，如果没有赋值，那么存在默认值。我们也可以定义常量，只需加关键字 const，如：

  1.     const s  = 2

常量一旦定义就不能修改。

四、基本数据类型

我们再来看看基本的数据类型有那些：

  1.     // 定义基本数据类型
  2.     p := true                             // bool
  3.     a := 3                                // int
  4.     b := 6.0                              // float64
  5.     c := "hi"                             // string
  6.     d := [3]string{"1", "2", "3"}         // array，基本不用到
  7.     e := []int64{1, 2, 3}                 // slice
  8.     f := map[string]int64{"a": 3, "b": 4} // map
  9.     fmt.Printf("type:%T:%v\n", p, p)
  10.     fmt.Printf("type:%T:%v\n", a, a)
  11.     fmt.Printf("type:%T:%v\n", b, b)
  12.     fmt.Printf("type:%T:%v\n", c, c)
  13.     fmt.Printf("type:%T:%v\n", d, d)
  14.     fmt.Printf("type:%T:%v\n", e, e)
  15.     fmt.Printf("type:%T:%v\n", f, f)

输出：

  1. type:bool:true
  2. type:int:3
  3. type:float64:6
  4. type:string:hi
  5. type:[3]string:[1 2 3]
  6. type:[]int64:[1 2 3]
  7. type:map[string]int64:map[a:3 b:4]

数据类型基本有整数，浮点数，字符串，布尔值，数组，切片(slice) 和 字典(map) 。

  1. 布尔值：bool。
  2. 整数：int (默认类型，一般视操作系统位数=int32或int64)，int32，int64。
  3. 浮点数：float32，float64(默认类型，更大的精度)
  4. 字符：string。
  5. 数组，切片(可变长数组)，字典(键值对结构)。

没声明具体变量类型的时候，会自动识别类型，把整数认为是 int 类型，把带小数点的认为是 float64 类型，如：

  1.     a := 3                                // int
  2.     b := 6.0                              // float64

所以当你需要使用确切的 int64 或 float32 类型时，你需要这么做：

  1.     var a int64 = 3
  2.     var b float32 = 6.0

Golang 有数组类型的提供，但是一般不使用，因为数组不可变长，当你把数组大小定义好了，就再也无法变更大小。所以 Golang 语言造出了可变长数组：切片(slice)，将数组的容量大小去掉就变成了切片。切片，可以像切东西一样。自动调整大小，可以切一部分，或者把两部分拼起来。

  1.     d := [3]string{"1", "2", "3"}         // array，基本不用到
  2.     e := []int64{1, 2, 3}                 // slice

切片可以像数组一样按下标取值，放值，也可以追加值：

  1.     // 切片放值
  2.     e[0] = 9
  3.     // 切片增加值
  4.     e = append(e, 3)

切片追加一个值 3 进去需要使用 append 关键字，然后将结果再赋给自己本身，这是 Golang 语言与其他语言最大的区别之一，实际切片底层有个固定大小的数组，当数组容量不够时会生成一个新的更大的数组。

同时，因为日常开发中，我们经常将两个数据进行映射，类似于查字典一样，先查字母，再翻页。所以字典 map 开发使用频率极高，所以 Golang 自动提供了这一数据类型，这是 Golang 语言与其他语言最大的区别之一。

字典存储了一对对的键值：

  1.     // 增加map键值
  2.     f["f"] = 5
  4.     // 查找map键值
  5.     v, ok := f["f"]
  6.     fmt.Println(v, ok)
  7.     v, ok = f["ff"]
  8.     fmt.Println(v, ok)

结构如 map[string]int64 表示键为字符串 string，值为整数 int64，然后你可以将 f = 5 这种关系进行绑定，需要时可以拿出键 f 对应的值。

五、slice 和 map 的特殊说明

键值结构字典：map 使用前必须初始化，如：

  1.      m := map[string]int64{}
  2.      m1 = make(map[string]int64)

如果不对字典进行初始化，作为引用类型，它是一个 nil 空引用，你使用空引用，往字典里添加键值对，将会报错。

而切片结构 slice 不需要初始化，因为添加值时是使用 append 操作，内部会自动初始化，如：

  1.     var ll []int64
  2.     fmt.Printf("%#v\n", ll)
  3.     ll = append(ll, 1)
  4.     fmt.Printf("%#v\n", ll)

打印：

  1. []int64(nil)
  2. []int64{1}

同时切片有以下特征：

  1.     ll = append(ll, 2, 3, 4, 5, 6)
  2.     fmt.Printf("%#v\n", ll)
  3.     ll = append(ll, []int64{7, 8, 9}...)
  4.     fmt.Printf("%#v\n", ll)
  6.     fmt.Println(ll[0:2])
  7.     fmt.Println(ll[:2])
  8.     fmt.Println(ll[0:])
  9.     fmt.Println(ll[:])

内置语法 append 可以传入多个值，将多个值追加进切片。并且可以将另外一个切片，如 []int64{7, 8, 9}...，用三个点表示遍历出里面的值，把一个切片中的值追加进另外一个切片。

在切片后面加三个点 ... 表示虚拟的创建若干变量，将切片里面的值赋予这些变量，再将变量传入函数。

我们取切片的值，除了可以通过下标取一个值，也可以取范围：[下标起始:下标截止(不包括取该下标的值)]，如 [0:2]，表示取出下标为 0和1 的值，总共有两个值，再比如 [0:4]，表示取出下标为 0，1，2，3 的值。如果下标取值，下标超出实际容量，将会报错。

如果下标起始等于下标 0，那么可以省略，如 [:2]，如果下标截止省略，如 [2:] 表示从下标 2 开始，取后面所有的值。这个表示 [:] 本身没有作用，它就表示切片本身。

六、函数

我们可以把经常使用的代码片段封装成一个函数，方便复用：

  1. // 函数，两个数相加
  2. func sum(a, b int64) int64 {
  3.     return a + b
  4. }

Golang 定义函数使用的关键字是 func，后面带着函数名 sum(a, b int64) int64，表示函数 sum 传入两个 int64 整数a 和 b，输出值也是一个 int64 整数。

使用时：

  1.     // 定义 int64 变量
  2.     var h, i int64 = 4, 6
  4.     // 使用函数
  5.     sum := sum(h, i)
  6.     fmt.Printf("sum(h+i),h=%v,i=%v,%v\n", h, i, sum)

输出：

  1. sum(h+i),h=4,i=6,10

将函数外的变量 h，i 传入函数 sum 作为参数，是一个值拷贝的过程，会拷贝 h 和 i 的数据到参数 a 和 b，这两个变量是函数 sum 内的局部变量，两个变量相加后返回求和结果。

就算函数里面改了局部变量的值，函数外的变量还是不变的，如：

  1. package main
  3. import "fmt"
  5. func changeTwo(a, b int) {
  6.     a = 6
  7.     b = 8
  8. }
  10. func main() {
  11.     a, b := 1, 2
  12.     fmt.Println(a, b)
  13.     changeTwo(a, b)
  14.     fmt.Println(a, b)
  15. }

输出：

  1. 1 2
  2. 1 2

变量是有作用域的，作用域主要被约束在各级大括号 {} 里面，所以函数里面的变量和函数体外的变量是没有关系的，互相独立。

我们还可以实现匿名的函数如：

  1.     input := 2
  3.     output := func(num int) int {
  4.         num = num * 2
  5.         return num
  6.     }(input)
  8.     fmt.Println(output)

打印出：

  1. 4

本来函数在外部是这样的：

  1. func A(num int) int {
  2.         num = num * 2
  3.         return num
  4.     }

现在省略了函数名，定义后直接使用：

  1.     output := func(num int) int {
  2.         num = num * 2
  3.         return num
  4.     }(input)

input 是匿名函数的输入参数，匿名函数返回的值会赋予 output。

七、其他

Golang 会智能进行变量分析。所以有一个叫变量逃逸的说法。

也就是变量被分配到堆里面 heap，还是栈里面 stack，主要取决于后期该变量会不会继续使用，如果不会，那么就分配到栈里，如果会，分配到堆里。

附录

代码下载： https://github.com/hunterhug/goa.c/tree/master/code/golang_learn 。