[golang note] 类型系统

值和引用

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• 值语义和引用语义

       值语义和引用语义的差别在于赋值：

b = a
b.Modify()

       如果b的修改不会影响a的值，那么属于值类型，否则属于引用类型。

• 值类型和引用类型

       √ 引用类型一个特点：引用不绑定特定对象（c++中引用是要绑定特定对象），例如有两个同类型引用a和b，它们可以引用各自的对象A和B；但如果a和b的引用都指向A，那么通过b修改对象内容可以反应到a引用之中。

       √ golang从本质上说，一切皆是值类型，并没有内建一个类似java或c#等语言中的reference类型。 

       √ golang可以使用指针，可以在行为上达到类似java或c#等语言中reference的效果。

       √ golang中从行为表现上看，数组属于值类型，数组切片、字典、通道和接口属于引用类型。

▶  引用类型实现

       √ golang中通过指针能实现引用类型效果。

       √ golang中通过指针或对象访问成员都是使用点操作符，因此指针看起来和对象一样，即类似引用。

package main

import (
    "fmt"
)

type Rect struct {
    width, height float64
}

func main() {
    var a Rect = Rect{100, 200}
    var b *Rect = &a

    b.width = 300
    b.height = 400

    fmt.Println(a.width, a.height) // 300 400
}

▶  数组

       √ golang中从行为表现上看，数组属于值类型。

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    var a [3]int = [3]int{1, 2, 3}
    var b [3]int = a

    b[1]++

    fmt.Println(a) // [1 2 3]
    fmt.Println(b) // [1 3 3]
}

▶ 数组切片

       √ 我们大致可以将数组切片[]T抽象表示为：

type slice struct {
    first *T
    len int
    cap int
}

       √ golang数组切片本质上是一个含有存储指针的结构体，因此本质上说它是值类型，但从表现行为上看是一个引用类型。

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    var a []int = []int{1, 2, 3}
    var b []int = a

    b[1]++

    fmt.Println(a) // [1 3 3]
    fmt.Println(b) // [1 3 3]
}

▶ 字典类型

       √ 我们大致可以将字典map[K]V抽象为：

type Map_K_V struct {
    // ...
}

type map[K]V struct {
    impl *Map_K_V
}

       √ golang字典本质上是一个含有字典指针的结构体，因此本质上说它是值类型，但从表现行为上看是一个引用类型。

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    var a, b map[string]string
    a = make(map[string]string)
    a["1"] = "haha"
    a["2"] = "hehe"

    b = a
    b["2"] = "shit"

    fmt.Println(a) // map[1:haha 2:shit]
    fmt.Println(b) // map[1:haha 2:shit]
}

▶ 通道和接口

       √ 与数组切片和字典类似，通道和接口本质上说是值类型，但从行为表现上看属于引用类型。

结构体（struct）

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• 结构体定义

       golang中的结构体（struct）和其他语言中的类（class）有同等地位。不同的是，golang放弃了包括继承在内的大量面向对象特性，只保留了组合这个最基础特性。

▶ 语法如下

type 结构体名 struct {
    // 成员定义
}

• 构造和初始化

▶ new方式

▪ new函数原型

       http://godoc.golangtc.com/pkg/builtin/#new

func new(Type) *Type {
    ...
}

▪ 语法如下

// 创建对象实例
p := new(Type)

// 初始化代码
p.xxxx = xxxx
p.xxxx = xxxx
...

▪ 示例如下

package main

import (
    "fmt"
)

type Rect struct {
    width, height float64
}

func main() {
    rect := new(Rect)

    rect.width = 100
    rect.height = 200

    fmt.Println(rect.width, rect.height)
}

▶ { }方式

▪ 语法如下

// 对象类型
obj0 := Type{}
obj1 := Type{v1, v2, ..., vn}
obj2 := Type{k1: v1, k2: v2, ..., kn: vn}

// 指针类型
ptr0 := &Type{}
ptr1 := &Type{v1, v2, ..., vn}
ptr2 := &Type{k1: v1, k2: v2, ..., kn: vn}

       √ 在golang中，未进行显式初始化的变量将会被初始化为该类型的“零”值（bool：false， int：0， string：""）。

       √ 在golang中，没有构造函数的概念，对象的创建通常交由一个全局的创建函数来完成。

▪ 示例如下

package main

import (
    "fmt"
)

type Rect struct {
    width, height float64
}

func main() {
    // 对象
    rect0 := Rect{}
    fmt.Println(rect0.width, rect0.height) // 0, 0

    rect1 := Rect{100, 200}
    fmt.Println(rect1.width, rect1.height) // 100, 200

    //rect2 := Rect{100} // error : too few values in struct initializer

    rect3 := Rect{ 100, height: 200}
    fmt.Println(rect3.width, rect3.height) // 100, 200

    rect4 := Rect{height: 200}
    fmt.Println(rect4.width, rect4.height) // 0, 200

    // 指针
    rect5 := &Rect{}
    fmt.Println(rect5.width, rect5.height) // 0, 0

    rect6 := &Rect{100, 200}
    fmt.Println(rect6.width, rect6.height) // 100, 200

    //rect7 := &Rect{100} // error : too few values in struct initializer

    rect8 := &Rect{ 100, height: 200}
    fmt.Println(rect8.width, rect8.height) // 100, 200

    rect9 := &Rect{height: 200}
    fmt.Println(rect9.width, rect9.height) // 0, 200
}

• 指针的作用

       √ 在golang中，结构体属于值类型，这就意味着跨函数传递某个对象将只能得到其副本，倘若要在另一个函数中修改对象的内容，那么结果只是修改了副本内容，原对象的内容将没有改变。

package main

import (
    "fmt"
)

type Rect struct {
    width, height float64
}

func ModifyRect(r Rect) {
    r.width = 1000
    r.height = 1000
    return
}

func main() {
    rect := Rect{100, 200}
    ModifyRect(rect)
    fmt.Println(rect.width, rect.height) // 100, 200
}

       √ 只有通过传递指针，才能跨函数修改对象内容。而由于访问对象成员无论是实例还是指针，使用的都是点操作符，这就带来了类型的隐蔽性，因此在创建对象和传递实例时，尽量使用对象指针。

package main

import (
    "fmt"
)

type Rect struct {
    width, height float64
}

func ModifyRect(r *Rect) {
    r.width = 1000
    r.height = 1000
    return
}

func main() {
    rect := &Rect{100, 200}
    ModifyRect(rect)
    fmt.Println(rect.width, rect.height) // 1000, 1000
}

• 添加成员方法

       √ 在golang中，可以给任意类型（包括内置类型，但不包括指针类型）添加相应的成员方法。

       √ 在golang中，没有隐藏的this或self指针，即方法施加的目标对象将被显式传递，没有被隐藏起来。

       √ 在golang中，成员对象定义时候指定作用的目标对象是对象实例还是对象指针。

       √ 在golang中，无论是对象实例还是对象指针都可以调用成员函数，不管成员函数作用对象类型，但是不影响最后的结果，即结果只由作用的目标类型决定（是对象实例还是对象指针）。

▶ 对象实例传递

       √ 对象实例传递，即非指针，按值传递。

       √ 这种方式将无法在方法中修改对象实例的内容，因为按值传递得到是对象副本，这与函数参数性质一样。

▪ 语法如下

func (obj Type) 函数名 (参数列表) (返回值列表) {
    // 函数体
}

▪ 示例如下

package main

import (
    "fmt"
)

type Rect struct {
    width, height float64
}

func (r Rect) ModifyRect() {
    r.width = 1000
    r.height = 1000
    fmt.Println(r.width, r.height) // 1000, 1000
}

func main() {
    rect1 := Rect{100, 200}
    rect1.ModifyRect()
    fmt.Println(rect1.width, rect1.height) // 100, 200

    rect2 := &Rect{100, 200}
    rect2.ModifyRect()                     //指针依然可以调用，但不改变结果
    fmt.Println(rect2.width, rect2.height) // 100, 200

}

▶ 对象指针传递

▪ 语法如下

       √ 对象指针传递，可以修改作用对象的内容。

func (ptr *Type) 函数名 (参数列表) (返回值列表) {
    // 函数体
}

▪ 示例如下

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

type Rect struct {
    width, height float64
}

func (r *Rect) ModifyRect() {
    r.width = 1000
    r.height = 1000
    fmt.Println(r.width, r.height) // 1000, 1000
}

func main() {
    rect1 := Rect{100, 200}
    fmt.Println(reflect.ValueOf(rect1).Type()) // main.Rect
    rect1.ModifyRect()                         // 使用对象实例调用依然有效
    fmt.Println(rect1.width, rect1.height)     // 1000, 1000

    rect2 := &Rect{100, 200}
    fmt.Println(reflect.ValueOf(rect2).Type()) // *main.Rect
    rect2.ModifyRect()                         // 使用对象指针调用依然有效
    fmt.Println(rect2.width, rect2.height)     // 1000, 1000
}

▶ 为已有类型添加成员方法

       √ golang有个很酷的特性：可以通过给已有类型Type起一个别名Alias，然后为Alias增加一些新的方法使其成为一个新的类型，同时Alias将完全拥有Type的所有方法。

▪ 语法如下

type Alias Type

func (a Alias) 函数名(参数列表) (返回值列表) {
    // 函数体
}

func (a *Alias) 函数名(参数列表) (返回值列表) {
    // 函数体
}

▪ 示例如下

package main

import "fmt"

type Rect struct {
    width, height float64
}

func (r *Rect) ModifyRect() {
    r.width = 1000
    r.height = 1000
}

type MyRect Rect

func (r *MyRect) GetArea() float64 {
    return r.width * r.height
}

func main() {
    rect1 := &Rect{100, 200}
    rect1.ModifyRect()
    fmt.Println(rect1.width, rect1.height)  // 1000 1000
    fmt.Println((*MyRect)(rect1).GetArea()) // 1e+06 进行强制类型转换可以调用
    // fmt.Println(rect1.GetArea())         // error : rect1.GetArea undefined (type Rect has no field or method GetArea)

    rect2 := &MyRect{100, 200}
    // rect2.ModifyRect()                  // error : rect2.ModifyRect undefined (type *MyRect has no field or method ModifyRect)
    (*Rect)(rect2).ModifyRect()            // golang是强类型语言，这里调用要进行强制类型转换才能调用
    fmt.Println(rect2.width, rect2.height) // 1000 1000
    fmt.Println(rect2.GetArea())           // 1e+06
}

• 包可见性

       √ golang要使某个符号对其他包可见，只需将该符号定义为以大写字母开头即可。这规则对于成员变量和成员函数是一致的。

▶ 示例如下

▪ src/rect/rect.go

package rect

type Rect struct {
    Width, Height, area float64
}

func (rect *Rect) CalcArea() {
    rect.area = rect.Width * rect.Height
}

func (rect *Rect) GetArea() float64 {
    return rect.area
}

▪ src/main/main.go

package main

import "fmt"
import "rect"

func main() {
    rect := &rect.Rect{Width: 100, Height: 200}
    fmt.Println(rect.Width, rect.Height) // 100 200

    rect.CalcArea()
    // fmt.Println(rect.area)   // error : implicit assignment of unexported field 'area' in rect.Rect literal
    fmt.Println(rect.GetArea()) // 20000
}