Go语言入门


在学习Go语言编程之前,我们需要安装和配置好Go语言的开发环境。可以选择线上的编译器:http://tour.golang.org/welcome/1 来直接执行代码。也可以在您自己的计算机上安装开发编译环境。

Go本地环境设置

如果您愿意在本地环境安装和配置Go编程语言,则需要在计算机上提供以下两个软件:

  • 文本编辑器
  • Go编译器

文本编辑器

这是用于编写您的程序代码。常见的几个编辑器包括Windows记事本,OS编辑命令,BriefEpsilonEMACSvim(或vi)。

文本编辑器的名称和版本可能因不同的操作系统而异。例如,记事本只能在Windows上使用,vim(或vi)可以在Windows以及Linux或UNIX上使用。

使用编辑器创建的文件称为源文件,源文件中包含程序的源代码。Go程序的源文件通常使用扩展名“.go”来命名。

在开始编程之前,确保您安装好并熟练使用一个文本编辑器,并且有足够的经验来编写计算机程序代码,将代码保存在文件中,编译并最终执行它。

Go编译器

在源文件中编写的源代码是人类可读的源程序。 它需要“编译”变成机器语言,以便CPU可以根据给出的指令实际执行程序。

这个Go编程语言编译器用于将源代码编译成可执行程序。这里假设您知道或了解编程语言编译器的基本知识。

Go发行版本是FreeBSD(版本8及更高版本),Linux,Mac OS X(Snow Leopard及更高版本)和具有32位(386)和64位(amd64)x86处理器架构的Windows操作系统的二进制安装版本 。

以下部分将演示如何在各种操作系统上安装Go语言环境的二进制分发包。

下载Go存档文件

从链接【Go下载】中下载最新版本的Go可安装的归档文件。在写本教程的时候,选择的是go1.7.4.windows-amd64.msi并将下载到桌面上。

注:写本教程的时,使用的电脑是:Windows 10 64bit 系统

如果操作系统不一样,可选择对应版本下载安装。

操作系统存档名称
Windowsgo1.7.windows-amd64.msi
Linuxgo1.7.linux-amd64.tar.gz
Macgo1.7.4.darwin-amd64.pkg
FreeBSDgo1.7.freebsd-amd64.tar.gz

在UNIX/Linux/Mac OS X和FreeBSD上安装

将下载归档文件解压缩到/usr/local目录中,在/usr/local/go目录创建一个Go树。 例如:

tar -C /usr/local -xzf go1.7.4.linux-amd64.tar.gz

/usr/local/go/bin添加到PATH环境变量。

操作系统输出
Linuxexport PATH=$PATH:/usr/local/go/bin
Macexport PATH=$PATH:/usr/local/go/bin
FreeBSDexport PATH=$PATH:/usr/local/go/bin

在Windows上安装

使用MSI文件并按照提示安装Go工具。 默认情况下,安装程序使用C:\Go目录。安装程序应该在窗口的PATH环境变量中设置C:\Go\bin目录。重新启动后,打开的命令提示验证更改是否生效。

验证安装结果

F:\worksp\golang中创建一个test.go的go文件。编写并保存以下代码到 test.go 文件中。

package main

import "fmt"

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

现在运行test.go查看结果并验证输出结果如下:

F:\worksp\golang>go run test.go
Hello, World!

包的使用

每个 Go 程序都是由包组成的。
程序运行的入口是包 main
这个程序使用并导入了包 “fmt“ 和 “math/rand“ 。
按照惯例,包名与导入路径的最后一个目录一致。例如,”math/rand“ 包由 package rand 语句开始。

注意:这个程序的运行环境是确定性的,因此 rand.Intn 每次都会返回相同的数字。

package main

import (
    "fmt"
    "math/rand"
)

func main() {
    fmt.Println("My favorite number is", rand.Intn(10))
}

导入包

这个代码用圆括号组合了导入,这是“打包”导入语句。

同样可以编写多个导入语句,例如:

import "fmt"
import "math"

不过使用打包的导入语句是更好的形式。

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

func main() {
    fmt.Printf("Now you have %g problems.", math.Sqrt(7))
}

导出名称

Go 中,首字母大写的名称是被导出的。

在导入包之后,只能访问包所导出的名字,任何未导出的名字是不能被包外的代码访问的。

FooFOO 都是被导出的名称。名称 foo 是不会被导出的。

执行代码,注意编译器报的错误。

然后将 math.pi 改名为 math.Pi 再试着执行一下。

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

func main() {
    fmt.Println(math.pi)
}

函数

函数可以没有参数或接受多个参数。
在这个例子中, add 接受两个 int 类型的参数。
注意类型在变量名之后 。

package main

import "fmt"

func add(x int, y int) int {
    return x + y
}

func main() {
    fmt.Println(add(42, 13))
}

当两个或多个连续的函数命名参数是同一类型,则除了最后一个类型之外,其他都可以省略。

在这个例子中 ,

x int, y int

可缩写为:

x, y int

函数多值返回

函数可以返回任意数量的返回值。
swap 函数返回了两个字符串。

package main

import "fmt"

func swap(x, y string) (string, string) {
    return y, x
}

func main() {
    a, b := swap("hello", "world")
    fmt.Println(a, b)
}

函数中命名返回值

Go 的返回值可以被命名,并且就像在函数体开头声明的变量那样使用。
返回值的名称应当具有一定的意义,可以作为文档使用。
没有参数的 return 语句返回各个返回变量的当前值。这种用法被称作“裸”返回。
直接返回语句仅应当用在像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。

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))
}

变量

var 语句定义了一个变量的列表;跟函数的参数列表一样,类型在后面。就像在这个例子中看到的一样, var 语句可以定义在包或函数级别。

package main

import "fmt"

var c, python, java bool

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

初始化变量

变量定义可以包含初始值,每个变量对应一个。如果初始化是使用表达式,则可以省略类型;变量从初始值中获得类型。

package main

import "fmt"

var i, j int = 1, 2

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

短声明变量

在函数中, := 简洁赋值语句在明确类型的地方,可以用于替代 var 定义。
函数外的每个语句都必须以关键字开始( varfunc 、等等), :=结构不能使用在函数外。

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)
}

基本数据类型

Go 的基本类型有:

bool

string

int  int8  int16  int32  int64
uint uint8 uint16 uint32 uint64 uintptr

byte // uint8 的别名

rune // int32 的别名
     // 代表一个Unicode码

float32 float64

complex64 complex128

这个例子演示了具有不同类型的变量。 同时与导入语句一样,变量的定义“打包”在一个语法块中。

intuintuintptr 类型在32位的系统上一般是32位,而在64位系统上是64位。当你需要使用一个整数类型时,应该首选 int,仅当有特别的理由才使用定长整数类型或者无符号整数类型。

package main

import (
    "fmt"
    "math/cmplx"
)

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

func main() {
    const f = "%T(%v)\n"
    fmt.Printf(f, ToBe, ToBe)
    fmt.Printf(f, MaxInt, MaxInt)
    fmt.Printf(f, z, z)
}

零值

变量在定义时没有明确的初始化时会赋值为 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)。

package main

import "fmt"

func main() {
    var i int
    var f float64
    var b bool
    var s string
    fmt.Printf("%v %v %v %q\n", i, f, b, s)
}

类型转换

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 的在不同类型之间的项目赋值时需要显式转换。 试着移除例子中 float64int 的转换看看会发生什么。

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)
}

类型推导

类型推导
在定义一个变量却并不显式指定其类型时(使用 := 语法或者 var =表达式语法), 变量的类型由(等号)右侧的值推导得出。

当右值定义了类型时,新变量的类型与其相同:

var i int
j := i // j 也是一个 int

但是当右边包含了未指名类型的数字常量时,新的变量就可能是 intfloat64complex128 。 这取决于常量的精度:

i := 42           // int
f := 3.142        // float64
g := 0.867 + 0.5i // complex128

尝试修改演示代码中 v 的初始值,并观察这是如何影响其类型的。

package main

import "fmt"

func main() {
    v := 42 // change me!
    fmt.Printf("v is of type %T\n", v)
}

常量

常量的定义与变量类似,只不过使用 const 关键字。

常量可以是字符、字符串、布尔或数字类型的值。

常量不能使用 := 语法定义。

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)
}

数值常量

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。
也尝试一下输出 needInt(Big) 吧。
(int 可以存放最大64位的整数,根据平台不同有时会更少。)

package main

import "fmt"

const (
    Big   = 1 << 100
    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(needFloat(Small))
    fmt.Println(needFloat(Big))
}

控制流

for

Go 只有一种循环结构 —— for 循环。

基本的 for 循环包含三个由分号分开的组成部分:

初始化语句:在第一次循环执行前被执行
循环条件表达式:每轮迭代开始前被求值
后置语句:每轮迭代后被执行
初始化语句一般是一个短变量声明,这里声明的变量仅在整个 for 循环语句可见。

如果条件表达式的值变为 false,那么迭代将终止。

注意:不像 C,Java,或者 Javascript 等其他语言,for 语句的三个组成部分 并不需要用括号括起来,但循环体必须用{ }括起来。

package main

import "fmt"

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

循环初始化语句和后置语句都是可选的,如下示例代码所示 -

package main

import "fmt"

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

for 是 Go 的 “while”

基于此可以省略分号: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)
}

死循环

如果省略了循环条件,循环就不会结束,因此可以用更简洁地形式表达死循环。

package main

func main() {
    for {// 无退出条件,变成死循环
    }
}

if

就像 for 循环一样,Go 的 if 语句也不要求用( ) 将条件括起来,同时,{ }还是必须有的。

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

func sqrt(x float64) string {
    if x < 0 {
        return sqrt(-x) + "i"
    }
    return fmt.Sprint(math.Sqrt(x))
}

func main() {
    fmt.Println(sqrt(2), sqrt(-4))
}

if 的便捷语句

for 语句一样, if 语句可以在条件之前执行一个简单语句。
由这个语句定义的变量的作用域仅在 if 范围之内。
(在最后的 return 语句处使用 v 看看。)

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

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

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

if 和 else

if 的便捷语句定义的变量同样可以在任何对应的 else 块中使用。
(提示:两个 pow 调用都在 main 调用 fmt.Println 前执行完毕了。)

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),
    )
}

switch语句

你可能已经知道 switch 语句会长什么样了。
除非以 fallthrough 语句结束,否则分支会自动终止。

package main

import (
    "fmt"
    "runtime"
)

func main() {
    fmt.Print("Go runs on ")
    switch os := runtime.GOOS; os {
    case "darwin":
        fmt.Println("OS X.")
    case "linux":
        fmt.Println("Linux.")
    default:
        // freebsd, openbsd,
        // plan9, windows...
        fmt.Printf("%s.", os)
    }
}

switch 的执行顺序

switch 的条件从上到下的执行,当匹配成功的时候停止。

(例如,

switch i {
case 0:
case f():
}

i==0 时不会调用 f 。)

注意:Go playground 中的时间总是从 2009-11-10 23:00:00 UTC 开始, 如何校验这个值作为一个练习留给读者完成。

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    fmt.Println("When's Saturday?")
    today := time.Now().Weekday()
    switch time.Saturday {
    case today + 0:
        fmt.Println("Today.")
    case today + 1:
        fmt.Println("Tomorrow.")
    case today + 2:
        fmt.Println("In two days.")
    default:
        fmt.Println("Too far away.")
    }
}

没有条件的 switch

没有条件的 switchswitch true 一样。
这一构造使得可以用更清晰的形式来编写长的 if-then-else 链。

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    t := time.Now()
    switch {
    case t.Hour() < 12:
        fmt.Println("Good morning!")
    case t.Hour() < 17:
        fmt.Println("Good afternoon.")
    default:
        fmt.Println("Good evening.")
    }
}

defer语句

defer 语句会延迟函数的执行直到上层函数返回。
延迟调用的参数会立刻生成,但是在上层函数返回前函数都不会被调用。

package main

import "fmt"

func main() {
    defer fmt.Println("world")

    fmt.Println("hello")
}

defer 栈

延迟的函数调用被压入一个栈中。当函数返回时, 会按照后进先出的顺序调用被延迟的函数调用。

package main

import "fmt"

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

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

    fmt.Println("done")
}

指针

Go 具有指针。 指针保存了变量的内存地址。

类型 *T 是指向类型 T的值的指针。其零值是 nil

var p *int

& 符号会生成一个指向其作用对象的指针。

i := 42
p = &i

*符号表示指针指向的底层的值。

fmt.Println(*p) // 通过指针 p 读取 i
*p = 21         // 通过指针 p 设置 i

这也就是通常所说的“间接引用”或“非直接引用”。
与 C 不同,Go 没有指针运算。

package main

import "fmt"

func main() {
    i, j := 42, 2701

    p := &i         // point to i
    fmt.Println(*p) // read i through the pointer
    *p = 21         // set i through the pointer
    fmt.Println(i)  // see the new value of i

    p = &j         // point to j
    *p = *p / 37   // divide j through the pointer
    fmt.Println(j) // see the new value of j
}

结构体

一个结构体( struct )就是一个字段的集合。(而 type 的含义跟其字面意思相符。)

package main

import "fmt"

type Vertex struct {
    X int
    Y int
}

func main() {
    fmt.Println(Vertex{1, 2})
}

结构体字段

结构体字段使用点号来访问。

package main

import "fmt"

type Vertex struct {
    X int
    Y int
}

func main() {
    v := Vertex{1, 2}
    v.X = 4
    fmt.Println(v.X)
}

结构体指针

结构体字段可以通过结构体指针来访问。
通过指针间接的访问是透明的。

package main

import "fmt"

type Vertex struct {
    X int
    Y int
}

func main() {
    v := Vertex{1, 2}
    p := &v
    p.X = 1e9
    fmt.Println(v)
}

结构体符文

结构体符文表示通过结构体字段的值作为列表来新分配一个结构体。
使用 Name: 语法可以仅列出部分字段。(字段名的顺序无关。)
特殊的前缀 & 返回一个指向结构体的指针。

package main

import "fmt"

type Vertex struct {
    X, Y int
}

var (
    v1 = Vertex{1, 2}  // 类型为 Vertex
    v2 = Vertex{X: 1}  // Y:0 被省略
    v3 = Vertex{}      // X:0 和 Y:0
    p  = &Vertex{1, 2} // 类型为 *Vertex
)

func main() {
    fmt.Println(v1, p, v2, v3)
}

数组

类型 [n]T 是一个有 n 个类型为 T 的值的数组。

表达式

var a [10]int

定义变量 a 是一个有十个整数的数组。

数组的长度是其类型的一部分,因此数组不能改变大小。这看起来是一个制约,但是请不要担心; Go 提供了更加便利的方式来使用数组。

切片(slice)

一个 slice 会指向一个序列的值,并且包含了长度信息。

[]T 是一个元素类型为 T 的 切片(slice)。

len(s)返回 slice s的长度。

package main

import "fmt"

func main() {
    s := []int{2, 3, 5, 7, 11, 13}
    fmt.Println("s ==", s)

    for i := 0; i < len(s); i++ {
        fmt.Printf("s[%d] == %d\n", i, s[i])
    }
}

切片(slice)的切片

切片(slice)可以包含任意的类型,包括另一个 slice

package main

import (
    "fmt"
    "strings"
)

func main() {
    // Create a tic-tac-toe board.
    game := [][]string{
        []string{"_", "_", "_"},
        []string{"_", "_", "_"},
        []string{"_", "_", "_"},
    }

    // The players take turns.
    game[0][0] = "X"
    game[2][2] = "O"
    game[2][0] = "X"
    game[1][0] = "O"
    game[0][2] = "X"

    printBoard(game)
}

func printBoard(s [][]string) {
    for i := 0; i < len(s); i++ {
        fmt.Printf("%s\n", strings.Join(s[i], " "))
    }
}

对 slice 切片

slice 可以重新切片,创建一个新的 slice 值指向相同的数组。

表达式

s[lo:hi]

表示从 lohi-1slice 元素,含前端,不包含后端。因此

s[lo:lo]

是空的,而

s[lo:lo+1]

有一个元素。

package main

import "fmt"

func main() {
    s := []int{2, 3, 5, 7, 11, 13}
    fmt.Println("s ==", s)
    fmt.Println("s[1:4] ==", s[1:4])

    // 省略下标代表从 0 开始
    fmt.Println("s[:3] ==", s[:3])

    // 省略上标代表到 len(s) 结束
    fmt.Println("s[4:] ==", s[4:])
}

构造 slice

slice 由函数 make 创建。这会分配一个全是零值的数组并且返回一个 slice 指向这个数组:

a := make([]int, 5)  // len(a)=5

为了指定容量,可传递第三个参数到 make

b := make([]int, 0, 5) // len(b)=0, cap(b)=5

b = b[:cap(b)] // len(b)=5, cap(b)=5
b = b[1:]      // len(b)=4, cap(b)=4

参考以下示例代码 -

package main

import "fmt"

func main() {
    a := make([]int, 5)
    printSlice("a", a)
    b := make([]int, 0, 5)
    printSlice("b", b)
    c := b[:2]
    printSlice("c", c)
    d := c[2:5]
    printSlice("d", d)
}

func printSlice(s string, x []int) {
    fmt.Printf("%s len=%d cap=%d %v\n",
        s, len(x), cap(x), x)
}

nil slice

slice 的零值是 nil

一个 nilslice 的长度和容量是 0

package main

import "fmt"

func main() {
    var z []int
    fmt.Println(z, len(z), cap(z))
    if z == nil {
        fmt.Println("nil!")
    }
}

向 slice 添加元素

slice 的末尾添加元素是一种常见的操作,因此 Go 提供了一个内建函数 append 。 内建函数的文档对 append 有详细介绍。

func append(s []T, vs ...T) []T

append 的第一个参数 s 是一个元素类型为 Tslice ,其余类型为 T 的值将会附加到该 slice 的末尾。

append 的结果是一个包含原 slice 所有元素加上新添加的元素的 slice

如果 s 的底层数组太小,而不能容纳所有值时,会分配一个更大的数组。 返回的 slice 会指向这个新分配的数组。

package main

import "fmt"

func main() {
    var a []int
    printSlice("a", a)

    // append works on nil slices.
    a = append(a, 0)
    printSlice("a", a)

    // the slice grows as needed.
    a = append(a, 1)
    printSlice("a", a)

    // we can add more than one element at a time.
    a = append(a, 2, 3, 4)
    printSlice("a", a)
}

func printSlice(s string, x []int) {
    fmt.Printf("%s len=%d cap=%d %v\n",
        s, len(x), cap(x), x)
}

范围(range)

for 循环的 range 格式可以对 slice 或者 map 进行迭代循环。

当使用 for 循环遍历一个 slice 时,每次迭代 range 将返回两个值。 第一个是当前下标(序号),第二个是该下标所对应元素的一个拷贝。

package main

import "fmt"

var pow = []int{1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128}

func main() {
    for i, v := range pow {
        fmt.Printf("2**%d = %d\n", i, v)
    }
}

可以通过赋值给 _ 来忽略序号和值。

如果只需要索引值,去掉 “ , value ” 的部分即可。

package main

import "fmt"

func main() {
    pow := make([]int, 10)
    for i := range pow {
        pow[i] = 1 << uint(i)
    }
    for _, value := range pow {
        fmt.Printf("%d\n", value)
    }
}

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