Go学习指南

2018年12月16日 10.3k 字大概 51 分钟

官方提供了83个代码段，以介绍使用Go所需要用到的语法和概念。

第一部分介绍基本的语法和数据结构;
第二部分讨论方法和接口;
第三部分介绍Go的并发原语。
可以通过以下方式在本地离线学习,离线使用时所有代码样例均在你的机器上编译和运行，所以速度会更快：

请先在本地安装 Go 然后使用go get命令安装 gotour-zh:

1	`go get github.com/Go-zh/tour/gotour`

然后运行得到的 gotour 程序就可以了(./gotour是Mac系统或linux系统执行程序的方式，在windows系统下你可以在自己设置的GOPATH工作目录下的bin文件夹内找到它)：

1 2	`cd $GOPATH/bin ./gotour`

如果不想安装编辑器，可以前往官方提供的在线编辑器(自备梯子)

Hello, 世界

package main

import "fmt"

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

包

package main

import (
	"fmt"
	"math/rand"
)

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

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。（为了得到不同的随机数，需要提供一个随机数种子，参阅 rand.Seed。）

导入

package main

import (
	"fmt"
	"math"
)

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

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：

1 2	`import "fmt" import "math"`

不过使用打包的导入语句是更好的形式。

导出名

package main

import (
	"fmt"
	"math"
)

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

在 Go 中，首字母大写的名称是被导出的。

在导入包之后，你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。

Foo 和 FOO 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。

函数

package main

import "fmt"

func add(x int, y int) int {
	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。

（参考这篇关于 Go 语法定义了解类型以这种形式出现的原因。）

函数（续）

package main

import "fmt"

func add(x, 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，

1	`x int, y int`

被缩写为

1	`x, y int`

多值返回

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)
}

函数可以返回任意数量的返回值。

swap 函数返回了两个字符串。

命名返回值

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))
}

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

变量

package main

import "fmt"

var c, python, java bool

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

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

初始化变量

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)
}

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。

短声明变量

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)
}

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（ var 、 func 、等等）， := 结构不能使用在函数外。

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

Go 有以下几种基本类型 Basic types

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。

int，uint 和 uintptr 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，你应该首选 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。

零值

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)
}

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）。

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：

1
2
3

var i int = 42
var f float64 = float64(i)
var u uint = uint(f)

或者，更加简单的形式：

1
2
3

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 float64 或 int 的转换看看会发生什么。

类型推导

package main

import "fmt"

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

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：

1 2	`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 int 、 float64 或 complex128 。这取决于常量的精度：

1
2
3

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。

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)
}

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。

数值常量

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))
}

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。）

for

package main

import "fmt"

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

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。

for（续）

package main

import "fmt"

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

循环初始化语句和后置语句都是可选的。

`for` 是 Go 的 “while”

package main

import "fmt"

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

C 的 while 在 Go 中叫做 for 。

死循环

package main

func main() {
	for {
	}
}

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。

if

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))
}

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。

if 的便捷语句

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),
	)
}

跟 for 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。）

if 和 else

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),
	)
}

在 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。）

练习：循环和函数

package main

import (
	"fmt"
)

func Sqrt(x float64) float64 {
}

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

作为练习函数和循环的简单途径，用牛顿法实现开方函数。

在这个例子中，牛顿法是通过选择一个初始点 z 然后重复这一过程求 Sqrt(x) 的近似值：

为了做到这个，只需要重复计算 10 次，并且观察不同的值（1，2，3，……）是如何逐步逼近结果的。然后，修改循环条件，使得当值停止改变（或改变非常小）的时候退出循环。观察迭代次数是否变化。结果与 math.Sqrt 接近吗？

提示：定义并初始化一个浮点值，向其提供一个浮点语法或使用转换：

1 2	`z := float64(1) z := 1.0`

switch

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)
	}
}

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。

switch 的执行顺序

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.")
	}
}

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():
}

当 i==0 时不会调用 f 。）

没有条件的 switch

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.")
	}
}

没有条件的 switch 同 switch 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。

defer

package main

import "fmt"

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

	fmt.Println("hello")
}

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。

defer 栈

package main

import "fmt"

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

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

	fmt.Println("done")
}

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。

指针

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
}

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 。

1	`var p *int`

& 符号会生成一个指向其作用对象的指针。

1 2	`i := 42 p = &i`

* 符号表示指针指向的底层的值。

1 2	`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。

结构体

package main

import "fmt"

type Vertex struct {
	X int
	Y int
}

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

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。）

结构体字段

package main

import "fmt"

type Vertex struct {
	X int
	Y int
}

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

结构体字段使用点号来访问。

结构体指针

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。

结构体文法

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)
}

结构体文法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

数组

package main

import "fmt"

func main() {
	var a [2]string
	a[0] = "Hello"
	a[1] = "World"
	fmt.Println(a[0], a[1])
	fmt.Println(a)
}

类型 [n]T 是一个有 n 个类型为 T 的值的数组。

表达式

1	`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。

slice

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])
	}
}

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 slice。

len(s) 返回 slice s 的长度。

slice 的 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)
}

slice 可以包含任意的类型，包括另一个 slice。

对 slice 切片

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:])
}

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

1	`s[lo:hi]`

表示从 lo 到 hi-1 的 slice 元素，含前端，不包含后端。因此

1	`s[lo:lo]`

是空的，而

1	`s[lo:lo+1]`

有一个元素。

构造 slice

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)
}

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：

1	`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

nil slice

package main

import "fmt"

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

slice 的零值是 nil 。

一个 nil 的 slice 的长度和容量是 0。

向 slice 添加元素

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)
}

向 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。

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

append 的第一个参数 s 是一个元素类型为 T 的 slice ，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。

（了解更多关于 slice 的内容，参阅文章Go 切片：用法和本质。）

range

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)
	}
}

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。

range（续）

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)
	}
}

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。

练习：slice

package main

import "golang.org/x/tour/pic"

func Pic(dx, dy int) [][]uint8 {
}

func main() {
	pic.Show(Pic)
}

实现 Pic 。它返回一个长度为 dy 的 slice，其中每个元素是一个长度为 dx 且元素类型为8位无符号整数的 slice。当你运行这个程序时，它会将每个整数作为对应像素的灰度值（好吧，其实是蓝度）并显示这个 slice 所对应的图像。

计算每个像素的灰度值的方法由你决定；几个有意思的选择包括 (x+y)/2、x*y 和 x^y 。

（需要使用循环来分配 [][]uint8 中的每个 []uint8 。）

（使用 uint8(intValue) 来在类型之间进行转换。）

map

package main

import "fmt"

type Vertex struct {
	Lat, Long float64
}

var m map[string]Vertex

func main() {
	m = make(map[string]Vertex)
	m["Bell Labs"] = Vertex{
		40.68433, -74.39967,
	}
	fmt.Println(m["Bell Labs"])
}

map 映射键到值。

map 在使用之前必须用 make 来创建；值为 nil 的 map 是空的，并且不能对其赋值。

map 的文法

package main

import "fmt"

type Vertex struct {
	Lat, Long float64
}

var m = map[string]Vertex{
	"Bell Labs": Vertex{
		40.68433, -74.39967,
	},
	"Google": Vertex{
		37.42202, -122.08408,
	},
}

func main() {
	fmt.Println(m)
}

map 的文法跟结构体文法相似，不过必须有键名。

map 的文法（续）

package main

import "fmt"

type Vertex struct {
	Lat, Long float64
}

var m = map[string]Vertex{
	"Bell Labs": {40.68433, -74.39967},
	"Google":    {37.42202, -122.08408},
}

func main() {
	fmt.Println(m)
}

若顶级类型只是一个类型名，你可以在文法的元素中省略它。

修改 map

package main

import "fmt"

func main() {
	m := make(map[string]int)

	m["Answer"] = 42
	fmt.Println("The value:", m["Answer"])

	m["Answer"] = 48
	fmt.Println("The value:", m["Answer"])

	delete(m, "Answer")
	fmt.Println("The value:", m["Answer"])

	v, ok := m["Answer"]
	fmt.Println("The value:", v, "Present?", ok)
}

在 map m 中插入或修改一个元素：

1	`m[key] = elem`

获得元素：

1	`elem = m[key]`

删除元素：

1	`delete(m, key)`

通过双赋值检测某个键存在：

1	`elem, ok = m[key]`

如果 key 在 m 中， ok 为 true。否则， ok 为 false，并且 elem 是 map 的元素类型的零值。

同样的，当从 map 中读取某个不存在的键时，结果是 map 的元素类型的零值。

练习：map

package main

import (
	"golang.org/x/tour/wc"
)

func WordCount(s string) map[string]int {
	return map[string]int{"x": 1}
}

func main() {
	wc.Test(WordCount)
}

实现 WordCount。它应当返回一个含有 s 中每个 “词” 个数的 map。函数 wc.Test 针对这个函数执行一个测试用例，并输出成功还是失败。

函数值

package main

import (
	"fmt"
	"math"
)

func compute(fn func(float64, float64) float64) float64 {
	return fn(3, 4)
}

func main() {
	hypot := func(x, y float64) float64 {
		return math.Sqrt(x * x + y * y)
	}
	fmt.Println(hypot(5, 12))

	fmt.Println(compute(hypot))
	fmt.Println(compute(math.Pow))
}

函数也是值。他们可以像其他值一样传递，比如，函数值可以作为函数的参数或者返回值。

函数的闭包

package main

import "fmt"

func adder() func(int) int {
	sum := 0
	return func(x int) int {
		sum += x
		return sum
	}
}

func main() {
	pos, neg := adder(), adder()
	for i := 0; i < 10; i++ {
		fmt.Println(
			pos(i),
			neg(-2 * i),
		)
	}
}

Go 函数可以是一个闭包。闭包是一个函数值，它引用了函数体之外的变量。这个函数可以对这个引用的变量进行访问和赋值；换句话说这个函数被“绑定”在这个变量上。

例如，函数 adder 返回一个闭包。每个返回的闭包都被绑定到其各自的 sum 变量上。

练习：斐波纳契闭包

package main

import "fmt"

// fibonacci 函数会返回一个返回 int 的函数。
func fibonacci() func() int {
}

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

现在来通过函数做些有趣的事情。

实现一个 fibonacci 函数，返回一个函数（一个闭包）可以返回连续的斐波纳契数。

方法

package main

import (
	"fmt"
	"math"
)

type Vertex struct {
	X, Y float64
}

func (v *Vertex) Abs() float64 {
	return math.Sqrt(v.X * v.X + v.Y * v.Y)
}

func main() {
	v := &Vertex{3, 4}
	fmt.Println(v.Abs())
}

Go 没有类。然而，仍然可以在结构体类型上定义方法。

方法接收者出现在 func 关键字和方法名之间的参数中。

方法（续）

package main

import (
	"fmt"
	"math"
)

type MyFloat float64

func (f MyFloat) Abs() float64 {
	if f < 0 {
		return float64(-f)
	}
	return float64(f)
}

func main() {
	f := MyFloat(-math.Sqrt2)
	fmt.Println(f.Abs())
}

你可以对包中的任意类型定义任意方法，而不仅仅是针对结构体。

但是，不能对来自其他包的类型或基础类型定义方法。

接收者为指针的方法

package main

import (
	"fmt"
	"math"
)

type Vertex struct {
	X, Y float64
}

func (v *Vertex) Scale(f float64) {
	v.X = v.X * f
	v.Y = v.Y * f
}

func (v *Vertex) Abs() float64 {
	return math.Sqrt(v.X * v.X + v.Y * v.Y)
}

func main() {
	v := &Vertex{3, 4}
	fmt.Printf("Before scaling: %v, Abs: %v\n", v, v.Abs())
	v.Scale(5)
	fmt.Printf("After scaling: %v, Abs: %v\n", v, v.Abs())
}

方法可以与命名类型或命名类型的指针关联。

刚刚看到的两个 Abs 方法。一个是在 *Vertex 指针类型上，而另一个在 MyFloat 值类型上。有两个原因需要使用指针接收者。首先避免在每个方法调用中拷贝值（如果值类型是大的结构体的话会更有效率）。其次，方法可以修改接收者指向的值。

尝试修改 Abs 的定义，同时 Scale 方法使用 Vertex 代替 *Vertex 作为接收者。

当 v 是 Vertex 的时候 Scale 方法没有任何作用。Scale 修改 v。当 v 是一个值（非指针），方法看到的是 Vertex 的副本，并且无法修改原始值。

Abs 的工作方式是一样的。只不过，仅仅读取 v。所以读取的是原始值（通过指针）还是那个值的副本并没有关系。

接口

package main

import (
	"fmt"
	"math"
)

type Abser interface {
	Abs() float64
}

func main() {
	var a Abser
	f := MyFloat(-math.Sqrt2)
	v := Vertex{3, 4}

	a = f  // a MyFloat 实现了 Abser
	a = &v // a *Vertex 实现了 Abser

	// 下面一行，v 是一个 Vertex（而不是 *Vertex）
	// 所以没有实现 Abser。
	a = v

	fmt.Println(a.Abs())
}

type MyFloat float64

func (f MyFloat) Abs() float64 {
	if f < 0 {
		return float64(-f)
	}
	return float64(f)
}

type Vertex struct {
	X, Y float64
}

func (v *Vertex) Abs() float64 {
	return math.Sqrt(v.X * v.X + v.Y * v.Y)
}

接口类型是由一组方法定义的集合。

接口类型的值可以存放实现这些方法的任何值。

注意：示例代码的 22 行存在一个错误。由于 Abs 只定义在 *Vertex（指针类型）上，所以 Vertex（值类型）不满足 Abser。

隐式接口

package main

import (
	"fmt"
	"os"
)

type Reader interface {
	Read(b []byte) (n int, err error)
}

type Writer interface {
	Write(b []byte) (n int, err error)
}

type ReadWriter interface {
	Reader
	Writer
}

func main() {
	var w Writer

	// os.Stdout 实现了 Writer
	w = os.Stdout

	fmt.Fprintf(w, "hello, writer\n")
}

类型通过实现那些方法来实现接口。没有显式声明的必要；所以也就没有关键字“implements“。

隐式接口解藕了实现接口的包和定义接口的包：互不依赖。

因此，也就无需在每一个实现上增加新的接口名称，这样同时也鼓励了明确的接口定义。

包 io 定义了 Reader 和 Writer；其实不一定要这么做。

Stringers

package main

import "fmt"

type Person struct {
	Name string
	Age  int
}

func (p Person) String() string {
	return fmt.Sprintf("%v (%v years)", p.Name, p.Age)
}

func main() {
	a := Person{"Arthur Dent", 42}
	z := Person{"Zaphod Beeblebrox", 9001}
	fmt.Println(a, z)
}

一个普遍存在的接口是 fmt 包中定义的 Stringer。

1
2
3

type Stringer interface {
    String() string
}

Stringer 是一个可以用字符串描述自己的类型。fmt包（还有许多其他包）使用这个来进行输出。

练习：Stringers

package main

import "fmt"

type IPAddr [4]byte

// TODO: Add a "String() string" method to IPAddr.

func main() {
	addrs := map[string]IPAddr{
		"loopback":  {127, 0, 0, 1},
		"googleDNS": {8, 8, 8, 8},
	}
	for n, a := range addrs {
		fmt.Printf("%v: %v\n", n, a)
	}
}

让 IPAddr 类型实现 fmt.Stringer 以便用点分格式输出地址。

例如，IPAddr{1, 2, 3, 4} 应当输出 “1.2.3.4”。

错误

package main

import (
	"fmt"
	"time"
)

type MyError struct {
	When time.Time
	What string
}

func (e *MyError) Error() string {
	return fmt.Sprintf("at %v, %s",
		e.When, e.What)
}

func run() error {
	return &MyError{
		time.Now(),
		"it didn't work",
	}
}

func main() {
	if err := run(); err != nil {
		fmt.Println(err)
	}
}

Go 程序使用 error 值来表示错误状态。

与 fmt.Stringer 类似， error 类型是一个内建接口：

1
2
3

type error interface {
            Error() string
            }

（与 fmt.Stringer 类似，fmt 包在输出时也会试图匹配 error。）

通常函数会返回一个 error 值，调用的它的代码应当判断这个错误是否等于 nil，来进行错误处理。

i, err := strconv.Atoi("42")
if err != nil {
    fmt.Printf("couldn't convert number: %v\n", err)
    return
}
fmt.Println("Converted integer:", i)

error 为 nil 时表示成功；非 nil 的 error 表示错误。

练习：错误

package main

import (
	"fmt"
)

func Sqrt(x float64) (float64, error) {
	return 0, nil
}

func main() {
	fmt.Println(Sqrt(2))
	fmt.Println(Sqrt(-2))
}

从先前的练习中复制 Sqrt 函数，并修改使其返回 error 值。

由于不支持复数，当 Sqrt 接收到一个负数时，应当返回一个非 nil 的错误值。

创建一个新类型

1	`type ErrNegativeSqrt float64`

为其实现

1	`func (e ErrNegativeSqrt) Error() string`

使其成为一个 error，该方法就可以让 ErrNegativeSqrt(-2).Error() 返回 "cannot Sqrt negative number: -2"。

注意： 在 Error 方法内调用 fmt.Sprint(e) 将会让程序陷入死循环。可以通过先转换 e 来避免这个问题：fmt.Sprint(float64(e))。请思考这是为什么呢？

修改 Sqrt 函数，使其接受一个负数时，返回 ErrNegativeSqrt 值。

Readers

package main

import (
	"fmt"
	"io"
	"strings"
)

func main() {
	r := strings.NewReader("Hello, Reader!")

	b := make([]byte, 8)
	for {
		n, err := r.Read(b)
		fmt.Printf("n = %v err = %v b = %v\n", n, err, b)
		fmt.Printf("b[:n] = %q\n", b[:n])
		if err == io.EOF {
			break
		}
	}
}

io 包指定了 io.Reader 接口，它表示从数据流结尾读取。

Go 标准库包含了这个接口的许多实现，包括文件、网络连接、压缩、加密等等。

io.Reader 接口有一个 Read 方法：

1	`func (T) Read(b []byte) (n int, err error)`

Read 用数据填充指定的字节 slice，并且返回填充的字节数和错误信息。在遇到数据流结尾时，返回 io.EOF 错误。

例子代码创建了一个 strings.Reader。并且以每次 8 字节的速度读取它的输出。

练习：Reader

package main

import "golang.org/x/tour/reader"

type MyReader struct{}

// TODO: Add a Read(\[\]byte) (int, error) method to MyReader.

func main() {
	reader.Validate(MyReader{})
}

实现一个 Reader 类型，它不断生成 ASCII 字符 ‘A’ 的流。

练习：rot13Reader

package main

import (
	"io"
	"os"
	"strings"
)

type rot13Reader struct {
	r io.Reader
}

func main() {
	s := strings.NewReader("Lbh penpxrq gur pbqr!")
	r := rot13Reader{s}
	io.Copy(os.Stdout, &r)
}

一个常见模式是 io.Reader 包裹另一个 io.Reader，然后通过某种形式修改数据流。

例如，gzip.NewReader 函数接受 io.Reader（压缩的数据流）并且返回同样实现了 io.Reader 的 *gzip.Reader（解压缩后的数据流）。

编写一个实现了 io.Reader 的 rot13Reader，并从一个 io.Reader 读取，利用 rot13 代换密码对数据流进行修改。

已经帮你构造了 rot13Reader 类型。通过实现 Read 方法使其匹配 io.Reader。

Web 服务器

package main

import (
	"fmt"
	"log"
	"net/http"
)

type Hello struct{}

func (h Hello) ServeHTTP(
	w http.ResponseWriter,
	r *http.Request) {
	fmt.Fprint(w, "Hello!")
}

func main() {
	var h Hello
	err := http.ListenAndServe("localhost:4000", h)
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}
}

包 http 通过任何实现了 http.Handler 的值来响应 HTTP 请求：

package http

type Handler interface {
    ServeHTTP(w ResponseWriter, r *Request)
}

在这个例子中，类型 Hello 实现了 http.Handler。

访问 http://localhost:4000/ 会看到来自程序的问候。

练习：HTTP 处理

package main

import (
	"log"
	"net/http"
)

func main() {
	// your http.Handle calls here
	log.Fatal(http.ListenAndServe("localhost:4000", nil))
}

实现下面的类型，并在其上定义 ServeHTTP 方法。在 web 服务器中注册它们来处理指定的路径。

type String string

type Struct struct {
    Greeting string
    Punct    string
    Who      string
}

例如，可以使用如下方式注册处理方法：

1 2	`http.Handle("/string", String("I'm a frayed knot.")) http.Handle("/struct", &Struct{"Hello", ":", "Gophers!"})`

在启动你的 http 服务器后，你将能够访问： http://localhost:4000/string 和 http://localhost:4000/struct.

图片

package main

import (
	"fmt"
	"image"
)

func main() {
	m := image.NewRGBA(image.Rect(0, 0, 100, 100))
	fmt.Println(m.Bounds())
	fmt.Println(m.At(0, 0).RGBA())
}

Package image 定义了 Image 接口：

package image 

type Image interface { 
	ColorModel() color.Model 
	Bounds() Rectangle 
	At(x, y int) color.Color 
}

注意：Bounds 方法的 Rectangle 返回值实际上是一个 image.Rectangle，其定义在 image 包中。

color.Color 和 color.Model 也是接口，但是通常因为直接使用预定义的实现 image.RGBA 和 image.RGBAModel 而被忽视了。这些接口和类型由image/color 包定义。

练习：图片

package main

import "golang.org/x/tour/pic"

type Image struct{}

func main() {
	m := Image{}
	pic.ShowImage(m)
}

还记得之前编写的图片生成器吗？现在来另外编写一个，不过这次将会返回 image.Image 来代替 slice 的数据。

自定义的 Image 类型，要实现必要的方法，并且调用 pic.ShowImage。

Bounds 应当返回一个 image.Rectangle，例如 image.Rect(0, 0, w, h)。

ColorModel 应当返回 color.RGBAModel。

At 应当返回一个颜色；在这个例子里，在最后一个图片生成器的值 v 匹配 `color.RGBA{v, v, 255, 255}`

goroutine

package main

import (
	"fmt"
	"time"
)

func say(s string) {
	for i := 0; i < 5; i++ {
		time.Sleep(100 * time.Millisecond)
		fmt.Println(s)
	}
}

func main() {
	go say("world")
	say("hello")
}

goroutine 是由 Go 运行时环境管理的轻量级线程。

1	`go f(x, y, z)`

开启一个新的 goroutine 执行

1	`f(x, y, z)`

f，x，y 和 z 是当前 goroutine 中定义的，但是在新的 goroutine 中运行 f。

goroutine 在相同的地址空间中运行，因此访问共享内存必须进行同步。sync 提供了这种可能，不过在 Go 中并不经常用到，因为有其他的办法。（在接下来的内容中会涉及到。）

channel

package main

import "fmt"

func sum(a []int, c chan int) {
	sum := 0
	for _, v := range a {
		sum += v
	}
	c <- sum // 将和送入 c
}

func main() {
	a := []int{7, 2, 8, -9, 4, 0}

	c := make(chan int)
	go sum(a[:len(a)/2], c)
	go sum(a[len(a)/2:], c)
	x, y := <-c, <-c // 从 c 中获取

	fmt.Println(x, y, x+y)
}

channel 是有类型的管道，可以用 channel 操作符 <- 对其发送或者接收值。

1 2	`ch <- v // 将 v 送入 channel ch。 v := <-ch // 从 ch 接收，并且赋值给 v。`

（“箭头”就是数据流的方向。）

和 map 与 slice 一样，channel 使用前必须创建：

1	`ch := make(chan int)`

默认情况下，在另一端准备好之前，发送和接收都会阻塞。这使得 goroutine 可以在没有明确的锁或竞态变量的情况下进行同步。

缓冲 channel

package main

import "fmt"

func main() {
	ch := make(chan int, 2)
	ch <- 1
	ch <- 2
	fmt.Println(<-ch)
	fmt.Println(<-ch)
}

ch := make(chan int, 100)

向带缓冲的 channel 发送数据的时候，只有在缓冲区满的时候才会阻塞。而当缓冲区为空的时候接收操作会阻塞。

修改例子使得缓冲区被填满，然后看看会发生什么。

range 和 close

package main

import (
	"fmt"
)

func fibonacci(n int, c chan int) {
	x, y := 0, 1
	for i := 0; i < n; i++ {
		c <- x
		x, y = y, x+y
	}
	close(c)
}

func main() {
	c := make(chan int, 10)
	go fibonacci(cap(c), c)
	for i := range c {
		fmt.Println(i)
	}
}

range 和 close 发送者可以 close 一个 channel 来表示再没有值会被发送了。接收者可以通过赋值语句的第二参数来测试 channel 是否被关闭：当没有值可以接收并且 channel 已经被关闭，那么经过

1	`v, ok := <-ch`

之后 ok 会被设置为 false。

循环 for i := range c 会不断从 channel 接收值，直到它被关闭。

注意： 只有发送者才能关闭 channel，而不是接收者。向一个已经关闭的 channel 发送数据会引起 panic。 还要注意： channel 与文件不同；通常情况下无需关闭它们。只有在需要告诉接收者没有更多的数据的时候才有必要进行关闭，例如中断一个 range。

select

package main

import "fmt"

func fibonacci(c, quit chan int) {
	x, y := 0, 1
	for {
		select {
		case c <- x:
			x, y = y, x+y
		case <-quit:
			fmt.Println("quit")
			return
		}
	}
}

func main() {
	c := make(chan int)
	quit := make(chan int)
	go func() {
		for i := 0; i < 10; i++ {
			fmt.Println(<-c)
		}
		quit <- 0
	}()
	fibonacci(c, quit)
}

select 语句使得一个 goroutine 在多个通讯操作上等待。

select 会阻塞，直到条件分支中的某个可以继续执行，这时就会执行那个条件分支。当多个都准备好的时候，会随机选择一个。

默认选择

package main

import (
	"fmt"
	"time"
)

func main() {
	tick := time.Tick(100 * time.Millisecond)
	boom := time.After(500 * time.Millisecond)
	for {
		select {
		case <-tick:
			fmt.Println("tick.")
		case <-boom:
			fmt.Println("BOOM!")
			return
		default:
			fmt.Println("    .")
			time.Sleep(50 * time.Millisecond)
		}
	}
}

当 select 中的其他条件分支都没有准备好的时候，default 分支会被执行。

为了非阻塞的发送或者接收，可使用 default 分支：

select {
case i := <-c:
    // 使用 i
default:
    // 从 c 读取会阻塞
}

sync.Mutex

package main

import (
	"fmt"
	"sync"
	"time"
)

// SafeCounter 的并发使用是安全的。
type SafeCounter struct {
	v   map[string]int
	mux sync.Mutex
}

// Inc 增加给定 key 的计数器的值。
func (c *SafeCounter) Inc(key string) {
	c.mux.Lock()
	// Lock 之后同一时刻只有一个 goroutine 能访问 c.v
	c.v[key]++
	c.mux.Unlock()
}

// Value 返回给定 key 的计数器的当前值。
func (c *SafeCounter) Value(key string) int {
	c.mux.Lock()
	// Lock 之后同一时刻只有一个 goroutine 能访问 c.v
	defer c.mux.Unlock()
	return c.v[key]
}

func main() {
	c := SafeCounter{v: make(map[string]int)}
	for i := 0; i < 1000; i++ {
		go c.Inc("somekey")
	}

	time.Sleep(time.Second)
	fmt.Println(c.Value("somekey"))
}

我们已经看到 channel 用来在各个 goroutine 间进行通信是非常合适的了。

但是如果我们并不需要通信呢？比如说，如果我们只是想保证在每个时刻，只有一个 goroutine 能访问一个共享的变量从而避免冲突？

这里涉及的概念叫做互斥，通常使用 互斥锁(mutex) 来提供这个限制。

Go 标准库中提供了 sync.Mutex 类型及其两个方法：Lock Unlock

我们可以通过在代码前调用 Lock 方法，在代码后调用 Unlock 方法来保证一段代码的互斥执行。参见 Inc 方法。

我们也可以用 defer 语句来保证互斥锁一定会被解锁。参见 Value 方法。

练习：Web 爬虫

package main

import (
	"fmt"
)

type Fetcher interface {
	// Fetch 返回 URL 的 body 内容，并且将在这个页面上找到的 URL 放到一个 slice 中。
	Fetch(url string) (body string, urls []string, err error)
}

// Crawl 使用 fetcher 从某个 URL 开始递归的爬取页面，直到达到最大深度。
func Crawl(url string, depth int, fetcher Fetcher) {
	// TODO: 并行的抓取 URL。
	// TODO: 不重复抓取页面。
        // 下面并没有实现上面两种情况：
	if depth <= 0 {
		return
	}
	body, urls, err := fetcher.Fetch(url)
	if err != nil {
		fmt.Println(err)
		return
	}
	fmt.Printf("found: %s %q\n", url, body)
	for _, u := range urls {
		Crawl(u, depth-1, fetcher)
	}
	return
}

func main() {
	Crawl("http://golang.org/", 4, fetcher)
}

// fakeFetcher 是返回若干结果的 Fetcher。
type fakeFetcher map[string]*fakeResult

type fakeResult struct {
	body string
	urls []string
}

func (f fakeFetcher) Fetch(url string) (string, []string, error) {
	if res, ok := f[url]; ok {
		return res.body, res.urls, nil
	}
	return "", nil, fmt.Errorf("not found: %s", url)
}

// fetcher 是填充后的 fakeFetcher。
var fetcher = fakeFetcher{
	"http://golang.org/": &fakeResult{
		"The Go Programming Language",
		[]string{
			"http://golang.org/pkg/",
			"http://golang.org/cmd/",
		},
	},
	"http://golang.org/pkg/": &fakeResult{
		"Packages",
		[]string{
			"http://golang.org/",
			"http://golang.org/cmd/",
			"http://golang.org/pkg/fmt/",
			"http://golang.org/pkg/os/",
		},
	},
	"http://golang.org/pkg/fmt/": &fakeResult{
		"Package fmt",
		[]string{
			"http://golang.org/",
			"http://golang.org/pkg/",
		},
	},
	"http://golang.org/pkg/os/": &fakeResult{
		"Package os",
		[]string{
			"http://golang.org/",
			"http://golang.org/pkg/",
		},
	},
}

在这个练习中，将会使用 Go 的并发特性来并行执行 web 爬虫。

修改 Crawl 函数来并行的抓取 URLs，并且保证不重复。

提示：你可以用一个 map 来缓存已经获取的 URL，但是需要注意 map 本身并不是并发安全的！

祝贺你，官方教程已经全部学完了。