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Go 編程語言的簡單介紹 | Linux 中國

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里被開發出來的前輩們

— Julian Andres Klode

 

(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 是一門用於併發編程的命令式編程語言,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,併在 2009 年推出最初版本;而第一個穩定版本是 2012 年發佈的 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里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信道channels(一種基於 Hoare 的“通信順序行程”理論的協程)提供內建的併發支持。2

Go 程式以包的形式組織。包本質是一個包含 Go 檔案的檔案夾。包內的所有檔案共享相同的命名空間,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:

  1. func PublicFunction() {
  2.    fmt.Println("Hello world")
  3. }
  4. func privateFunction() {
  5.    fmt.Println("Hello package")
  6. }

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,沒有多型函式,只有一些基本的型別:

1. 基本型別:intint64int8uintfloat32float64 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映射
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. 函式
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”):

  1.  type T struct { foo int }
  2.  type T *T
  3.  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,但一些運算子,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示例中把兩個 T加起來)。

映射、切片和信道是類似於取用的型別——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:

  1. TypeName(value)

常量

Go 有“無型別”字面量和常量。

  1. 1 // 無型別整數字面量
  2. const foo = 1 // 無型別整數常量
  3. const foo int = 1 // int 型別常量

無型別值可以分為以下幾類:UntypedBoolUntypedIntUntypedRuneUntypedFloatUntypedComplexUntypedString 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:

  1. type someType int
  2. const untyped = 2 // UntypedInt
  3. const bar someType = untyped // OK: untyped 可以被賦值給 someType
  4. const typed int = 2 // int
  5. const bar2 someType = typed // error: int 不能被賦值給 someType

接口和物件

正如上面所說的,接口是一組方法的集合。Go 本身不是一種面向物件的語言,但它支持將方法關聯到具名型別上:當宣告一個函式時,可以提供一個接收者。接收者是函式的一個額外引數,可以在函式之前傳遞並參與函式查找,就像這樣:

  1. type SomeType struct { ... }
  2. type SomeType struct { ... }
  3. func (s *SomeType) MyMethod() {
  4. }
  5. func main() {
  6.    var s SomeType
  7.    s.MyMethod()
  8. }

如果物件實現了所有方法,那麼它就實現了接口;例如,*SomeType(註意指標)實現了下麵的接口 MyMethoder,因此 *SomeType 型別的值就能作為 MyMethoder 型別的值使用。最基本的接口型別是 interface{},它是一個帶空方法集的接口 —— 任何物件都滿足該接口。

  1. type MyMethoder interface {
  2.    MyMethod()
  3. }

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陳述句:ifswitch 和 for。這些陳述句同其他 C 風格語言內的陳述句非常類似,但有一些不同:

◈ 條件陳述句沒有括號,所以條件陳述句是 if a == b {} 而不是 if (a == b) {}。大括號是必須的。
◈ 所有的陳述句都可以有初始化,比如這個 if result, err := someFunction(); err == nil { // use result }
◈ switch 陳述句在分支里可以使用任何運算式
◈ switch 陳述句可以處理空的運算式(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 陳述句),在程式塊的末尾使用 fallthrough 則會進入下一個分支。
◈ 迴圈陳述句 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式。它可以用於任何函式呼叫,甚至一個匿名函式:

  1. func main() {
  2.    ...
  3.    go func() {
  4.        ...
  5.    }()
  6.    go some_function(some_argument)
  7. }

信道

Go 協程通常和信道channels結合,用來提供一種通信順序行程的擴展。信道是一個併發安全的佇列,而且可以選擇是否緩衝資料:

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

運算子  用於和單個信道進行通信。

  1. valueReadFromChannel := channel
  2. otherChannel valueToSend

陳述句 select 允許多個信道進行通信:

  1. select {
  2.    case incoming := inboundChannel:
  3.    // 一條新訊息
  4.    case outgoingChannel outgoing:
  5.    // 可以發送訊息
  6. }

defer 宣告

Go 提供陳述句 defer 允許函式退出時呼叫執行預定的函式。它可以用於進行資源釋放操作,例如:

  1. func myFunc(someFile io.ReadCloser) {
  2.    defer someFile.close()
  3.    /* 檔案相關操作 */
  4. }

當然,它允許使用匿名函式作為被調函式,而且編寫被調函式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傳回值來傳回錯誤從而處理錯誤:

  1. func Read(p []byte) (n int, err error)
  2. // 內建型別:
  3. type error interface {
  4.    Error() string
  5. }

必須在代碼中檢查錯誤或者賦值給 _

  1. n0, _ := Read(Buffer) // 忽略錯誤
  2. n, err := Read(buffer)
  3. if err != nil {
  4.    return err
  5. }

有兩個函式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 函式都會正常運行。當一個 defer 函式呼叫 recover()時,呼叫棧停止彈出,同時傳回函式 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() 函式,recover() 將只傳回 nil。在下麵的例子中,defer 函式將捕獲 panic() 丟擲的任何 error 型別的值並儲存在錯誤傳回值中。第三方庫中有時會使用這個方法增強遞迴代碼的可讀性,如解析器,同時保持公有函式仍使用普通錯誤傳回值。

  1. func Function() (err error) {
  2.    defer func() {
  3.        s := recover()
  4.        switch s := s.(type) {  // type switch
  5.            case error:
  6.                err = s         // s has type error now
  7.            default:
  8.                panic(s)
  9.        }
  10.    }
  11. }

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() 創建切片,這會創建一個匿名陣列以儲存元素。

  1. slice1 := make([]int, 2, 5) // 分配 5 個元素,其中 2 個初始化為0
  2. slice2 := array[:] // 整個陣列的切片
  3. 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,但需要明瞭直觀。

使用 append() 函式,切片可以作為一個變長陣列使用。

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

切片也可以用於函式的變長引數。

映射

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

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

 

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