2019-05-20 Go语言的学习

Go语言的介绍

• go语言的历史：2007年，Rob Pike、Robert Griesmier 和 Ken Thompson 三人（他们 3 个人负责构建过 UNIX、 Plan 9、 B、 Java的 JVM HotSpot、 V8、 Strongtalk、 Sawzall、 Ed、 Acme 和 UTF8）综合他们多年的经验，借鉴已有的语言，创建了一门与众不同的、全新的系统语言，并命名为“Go”。如果按照现在的路线发展下去，这门语言将是这 3 个人最有影响的一项创造。

• Go语言的特点：1. Go 语言是一种让代码分享更容易的编程语言。 Go 语言自带一些工具，让使用别人写的包更容易，并且 Go 语言也让分享自己写的包更容易。提供了更高效的复用代码的手段。 2. Go 语言还让用户能更高效地利用昂贵服务器上的所有核心，而且它编译大型项目的速度也很快。
  总结：C 和 C++这类语言提供了很快的执行速度，而 Ruby 和 Python 这类语言则擅长快速开发。 Go 语言在这两者间架起了桥梁，不仅提供了高性能的语言，同时也让开发更快速。

• Go语言快速编译的原因：编译 Go 程序时，编译器只会关注那些直接被引用的库，而不是像 Java、 C 和 C++那样，要遍历依赖链中所有依赖的库。因此，很多 Go 程序可以在 1 秒内编译完。在现代硬件上，编译整个 Go语言的源码树只需要 20 秒。

Go语言的基本语法

• 一、 包、变量和函数
• 二、 流程控制语句：for 、if 、 else 、 switch 和 defer
• 三、 更多类型：struct 、 slice 和 映射

一、 包、变量和函数

(1) 包

//举个例子
package main 
import (
        "fmt"
        "math/rand"
//包名与导入路径的最后一个元素一致。例如，"math/rand" 包中的源码均以 package rand 语句开始
  )

func main( ) {
         fmt.Println(math.Pi)
//此处若为math.pi 则输出错误，原因：pi未以大写字母开头，是未导出的，而未导出的名字在该包外无法访问
   }

//运行结果： 3.141592653589793

*每个 Go 程序都是由包构成的。 程序从 main 包开始运行。
btw：按照约定，包名与导入路径的最后一个元素一致。例如，"math/rand" 包中的源码均以 package rand 语句开始*
*在 Go 中，如果一个名字以大写字母开头，那么它就是已导出的。例如，Pizza 就是个已导出名，Pi 也同样，它导出自 math 包。 
在导入一个包时，你只能引用其中已导出的名字。任何“未导出”的名字在该包外均无法访问。

(2) 函数

例一

package main
import "fmt"
func add(x, y int) int{ //注意类型在变量名之后
        return x + y
}
func main( ) {
        fmt.Println(add(42, 13))
}

*函数可以没有参数或接受多个参数。 
在本例中，add 接受两个 int 类型的参数。  ! 注意类型在变量名之后
*当连续两个或多个函数的已命名形参类型相同时，除最后一个类型以外，其它都可以省略。 
在本例中， x int, y int  被缩写为 x, y int 。

例二

// 多值返回   函数可以返回任意数量的返回值。 
package main
import "fmt"
func swap(x, y string)  (string, string)  { 
// swap 函数返回了两个字符串。
        return y, x
}
func main( ) {
      a, b := swap("hello", "world")
      fmt.Println(a,b)
}

//运行结果：world hello

例三

//命名值返回
package main

import "fmt"

func split(sum int) (x, y int) {
    x = sum * 4 / 9
    y = sum - x
    return
}

func main() {
    fmt.Println(split(17))
}

//运行结果：7 10

*Go 的返回值可被命名，它们会被视作定义在函数顶部的变量。  
*没有参数的 return 语句返回已命名的返回值。也就是 直接 返回。 
btw, 直接返回语句应当仅用在下面这样的短函数中。在长的函数中它们会影响代码的可读性。

(3) 变量

var 语句用于声明一个变量列表，跟函数的参数列表一样，类型在最后。

package main

import "fmt"

var c, python, java bool // c,python,java 都是 bool 类型变量

func main() {
    var i int
    fmt.Println(i, c, python, java)
}

// 运行结果：0 false false false
btw, 没有明确初始值的变量明会被赋予它们的零值。 
零值是： 数值类型为 0，布尔类型为 false，字符串为 ""（空字符串）。

例一

//变量的初始化
package main

import "fmt"

var i, j int = 1, 2

func main() {
    var c, python, java = true, false, "no!" /// var =
    fmt.Println(i, j, c, python, java)
}

//运行结果：1 2 true false no!

//短变量的声明
package main

import "fmt"

func main() {
    var i, j int = 1, 2
    k := 3
    c, python, java := true, false, "no!" /// :=

    fmt.Println(i, j, k, c, python, java)
}

//运行结果： 1 2 3 true false no!

*变量声明可以包含初始值，每个变量对应一个。 
如果初始化值已存在，则可以省略类型；变量会从初始值中获得类型。 
*在函数中，简洁赋值语句 := 可在类型明确的地方代替 var 声明。 
函数外的每个语句都必须以关键字开始（var, func 等等），因此 := 结构不能在函数外使用。

例二 // Go的基本类型

package main

import (
    "fmt"
    "math/cmplx"
)

var (
    ToBe   bool       = false
    MaxInt uint64     = 1<<64 - 1
    z      complex128 = cmplx.Sqrt(-5 + 12i)
)

func main() {
    fmt.Printf("Type: %T Value: %v\n", ToBe, ToBe)
    fmt.Printf("Type: %T Value: %v\n", MaxInt, MaxInt)
    fmt.Printf("Type: %T Value: %v\n", z, z)
}


//////
//运行结果：
Type: bool Value: false
Type: uint64 Value: 18446744073709551615
Type: complex128 Value: (2+3i)

bool
string
int  int8  int16  int32  int64
uint uint8 uint16 uint32 uint64 uintptr
byte // uint8 的别名
rune // int32 的别名
    // 表示一个 Unicode 码点
float32 float64
complex64 complex128

*同导入语句一样，变量声明也可以“分组”成一个语法块。 
*int, uint 和 uintptr 在 32 位系统上通常为 32 位宽，在 64 位系统上则为 64 位宽。 当你需要一个整数值时应使用 int 类型，除非你有特殊的理由使用固定大小或无符号的整数类型。

例三：类型转换

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

func main() {
    var x, y int = 3, 4
    var f float64 = math.Sqrt(float64(x*x + y*y))
    var z uint = uint(f)
    fmt.Println(x, y, z)
}

表达式 T(v) 将值 v 转换为类型 T。 
一些关于数值的转换： 
var i int = 42
var f float64 = float64(i)
var u uint = uint(f)
或者，更加简单的形式： 
i := 42
f := float64(i)
u := uint(f)
与 C 不同的是，Go 在不同类型的项之间赋值时需要显式转换。试着移除例子中 float64 或 uint 的转换看看会发生什么。 

例四： 类型推导

package main

import "fmt"

func main() {
    v := 42 // 修改这里！
    f := 3.142        // float64
    g := 0.867 + 0.5i // complex128
    fmt.Printf("v, f, g is of type %T,%T,%T\n", v,f,g)
}

---------------------------------------------------------------------------------------
// 运行结果： v, f, g is of type int,float64,complex128
在声明一个变量而不指定其类型时（即使用不带类型的 := 语法或 var = 表达式语法），变量的类型由右值推导得出。 
当右值声明了类型时，新变量的类型与其相同： 
var i int
j := i // j 也是一个 int
不过当右边包含未指明类型的数值常量时，新变量的类型就可能是 int, float64 或 complex128 了，这取决于常量的精度： 
i := 42           // int
f := 3.142        // float64
g := 0.867 + 0.5i // complex128

例五：常量和数值常量

package main

import "fmt"

const Pi = 3.14

func main() {
    const World = "世界"
    fmt.Println("Hello", World)
    fmt.Println("Happy", Pi, "Day")

    const Truth = true
    fmt.Println("Go rules?", Truth)
}

-----------------------------------------------------------------------------------
//运行结果：
Hello 世界
Happy 3.14 Day
Go rules? true
*常量的声明与变量类似，只不过是使用 const 关键字。    常量可以是字符、字符串、布尔值或数值。 
****常量不能用 := 语法声明。 

package main

import "fmt"

const (
    // 将 1 左移 100 位来创建一个非常大的数字
    // 即这个数的二进制是 1 后面跟着 100 个 0
    Big = 1 << 100
    // 再往右移 99 位，即 Small = 1 << 1，或者说 Small = 2
    Small = Big >> 99
)

func needInt(x int) int { return x*10 + 1 }
func needFloat(x float64) float64 {
    return x * 0.1
}

func main() {
    fmt.Println(needInt(Small))
    //fmt.Println(needInt(Big)) 运行错误
    fmt.Println(needFloat(Small))
    fmt.Println(needFloat(Big))
}

--------------------------------------------------------------------------------
//运行结果： 
21
0.2
1.2676506002282295e+29

*数值常量是高精度的值。 
一个未指定类型的常量由上下文来决定其类型。 
*（int 类型最大可以存储一个 64 位的整数，有时会更小。） 
*（int 可以存放最大64位的整数，根据平台不同有时会更少。） 

二、 流程控制语句：for 、if 、 else 、 switch 和 defer

(1) for

package main

import "fmt"

func main() {
    sum := 0
    for i := 0; i < 10; i++ { 
//和 C、Java、JavaScript 之类的语言不同，Go 的 for 语句后面的三个构成部分外没有小括号， 大括号 { } 则是必须的。 
        sum += i
    }
    fmt.Println(sum)
}

---------------------------------------------------------------------------------------
//运行结果：45
***Go 只有一种循环结构：for 循环。 
*初始化语句通常为一句短变量声明，该变量声明仅在 for 语句的作用域中可见。
*基本的 for 循环由三部分组成，它们用分号隔开： 
初始化语句：在第一次迭代前执行
条件表达式：在每次迭代前求值
后置语句：在每次迭代的结尾执行
//btw，初始化语句和后置语句是可选的
/* package main
   import "fmt"
   func main() {
    sum := 1
    for ; sum < 1000; {
        sum += sum
    }
    fmt.Println(sum)
  }  
//运行结果：1024
*/

//此时你可以去掉分号，因为 C 的 while 在 Go 中叫做 for。 
/* package main

import "fmt"

func main() {
    sum := 1
    for sum < 1000 {
        sum += sum
    }
    fmt.Println(sum)
} */

(2) if

• Go 的 if 语句与 for 循环类似，表达式外无需小括号 ( ) ，而大括号 { } 则是必须的。
  *同 for 一样， if 语句可以在条件表达式前执行一个简单的语句。
  该语句声明的变量作用域仅在 if 之内。
  *在 if 的简短语句中声明的变量同样可以在任何对应的 else 块中使用。

//ex1
func pow(x, n, lim float64) float64 {
    if v := math.Pow(x, n); v < lim {
        return v
    }
    return lim
}

///ex2
package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

func pow(x, n, lim float64) float64 {
    if v := math.Pow(x, n); v < lim {
        return v
    } else {
        fmt.Printf("%g >= %g\n", v, lim)
    }
    // 这里开始就不能使用 v 了
    return lim
}

func main() {
    fmt.Println(
        pow(3, 2, 10),
        pow(3, 3, 20),
    )
}

//练习：循环与函数
//用牛顿法实现平方根函数  
//先声明和初始化一个浮点数 然后根据 z -= (z*z - x) / (2*z) 重复迭代10次 最后再与标准库中的math.Sqrt进行比较

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)


func SqrtDefine(x float64) float64 {
    z := float64(1)
    
    for i := 0; i < 10; i++ {
        z -= (z*z - x) / (2*z)
    }
    return z
}

func main() {
    fmt.Println(SqrtDefine(2))
    fmt.Println(math.Sqrt(2))
}

//运行结果：1.414213562373095
//1.4142135623730951

(3) switch

• switch 语句用于基于不同条件执行不同动作，每一个 case 分支都是唯一的，从上至下逐一测试，直到匹配为止。
• switch 语句执行的过程从上至下，直到找到匹配项，匹配项后面也不需要再加 break。
• switch 默认情况下 case 最后自带 break 语句，匹配成功后就不会执行其他 case，如果我们需要执行后面的 case，可以使用 fallthrough 。Go 只运行选定的 case，而非之后所有的 case。
  原因：Go 自动提供了在这些语言中每个 case 后面所需的 break 语句。 除非以 fallthrough 语句结束，否则分支会自动终止。

例一

package main

import "fmt"

func main() {
   /* 定义局部变量 */
   var grade string = "B"
   var marks int = 90

   switch marks {
      case 90: grade = "A"
      case 80: grade = "B"
      case 50,60,70 : grade = "C"
      default: grade = "D"  
   }

   switch {
      case grade == "A" :
         fmt.Printf("优秀!\n" )     
      case grade == "B", grade == "C" :
         fmt.Printf("良好\n" )      
      case grade == "D" :
         fmt.Printf("及格\n" )      
      case grade == "F":
         fmt.Printf("不及格\n" )
      default:
         fmt.Printf("差\n" );
   }
   fmt.Printf("你的等级是 %s\n", grade );      
}

--------------------------------------------------------------------------------------
//运行结果： 
优秀!
你的等级是 A

ps1： switch 的 case 语句从上到下顺次执行，直到匹配成功时停止。 
（例如， 
switch i {
case 0:
case f():
}
在 i==0 时 f 不会被调用。） 

ps2： 没有条件的 switch 同 switch true 一样。 这种形式能将一长串 if-then-else 写得更加清晰

btw，switch 从第一个判断表达式为 true 的 case 开始执行，如果 case 带有 fallthrough，
程序会继续执行下一条 case，且它不会去判断下一个 case 的表达式是否为 true

switch语句的更多用法

(4) defer

defer 语句会将函数推迟到外层函数返回之后执行。
推迟调用的函数其参数会立即求值，但直到外层函数返回前该函数都不会被调用。

• 推迟的函数调用会被压入一个栈中。当外层函数返回时，被推迟的函数会按照后进先出的顺序调用。

//举个例子
package main

import "fmt"

func main() {
    fmt.Println("counting")

    for i := 0; i < 10; i++ {
        defer fmt.Println(i)
    }

    fmt.Println("done")
}

// 运行结果：
counting
done
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0

• 函数返回过程中，有一个事实必须要了解，关键字return不是一个原子操作，实际上return只代理汇编指令ret，即将跳转程序执行。比如语句return i，实际上分两步进行，即将i值存入栈中作为返回值，然后执行跳转，而defer的执行时机正是跳转前，所以说defer执行时还是有机会操作返回值的。

//主函数拥有具名返回值
主函声明语句中带名字的返回值，会被初始化成一个局部变量，函数内部可以像使用局部变量一样使用该返回值。如果defer语句操作该返回值，可能会改变返回结果。
一个影响函返回值的例子：
---------------------------------------------------------------------------------------
func foo() (ret int) {
    defer func() {
        ret++
    }()
    return 0
}

--------------------------------------------------------------------------------------
上面的函数拆解出来，如下所示：
ret = 0
ret++
return
函数真正返回前，在defer中对返回值做了+1操作，所以函数最终返回1。

总结：
*defer定义的延迟函数参数在defer语句出时就已经确定下来了
*defer定义顺序与实际执行顺序相反
*return不是原子操作，执行过程是: 保存返回值(若有)-->执行defer（若有）-->执行ret跳转
*申请资源后立即使用defer关闭资源是好习惯

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