struct
struct定義結構,結構由字段(field)組成,每個field都有所屬數據類型,在一個struct中,每個字段名都必須唯一。
說白了就是拿來存儲數據的,只不過可自定義化的程度很高,用法很靈活,Go中不少功能依賴於結構,就這樣一個角色。
Go中不支持面向對象,面向對象中描述事物的類的重擔由struct來挑。比如面向對象中的繼承,可以使用組合(composite)來實現:struct中嵌套一個(或多個)類型。面向對象中父類與子類、類與對象的關系是is a
的關系,例如Horse is a Animal
,Go中的組合則是外部struct與內部struct的關系、struct實例與struct的關系,它們是has a
的關系。Go中通過struct的composite,可以"模仿"很多面向對象中的行為,它們很"像"。
定義struct
定義struct的格式如下:
type identifier struct {
field1 type1
field2 type2
…
}
// 或者
type T struct { a, b int }
理論上,每個字段都是有具有唯一性的名字的,但如果確定某個字段不會被使用,可以將其名稱定義為空標識符_
來丟棄掉:
type T struct {
_ string
a int
}
每個字段都有類型,可以是任意類型,包括內置簡單數據類型、其它自定義的struct類型、當前struct類型本身、接口、函數、channel等等。
如果某幾個字段類型相同,可以縮寫在同一行:
type mytype struct {
a,b int
c string
}
構造struct實例
定義了struct,就表示定義了一個數據結構,或者說數據類型,也或者說定義了一個類。總而言之,定義了struct,就具備了成員屬性,就可以作為一個抽象的模板,可以根據這個抽象模板生成具體的實例,也就是所謂的"對象"。
例如:
type person struct{
name string
age int
}
// 初始化一個person實例
var p person
這里的p就是一個具體的person實例,它根據抽象的模板person構造而出,具有具體的屬性name和age的值,雖然初始化時它的各個字段都是0值。換句話說,p是一個具體的人。
struct初始化時,會做默認的賦0初始化,會給它的每個字段根據它們的數據類型賦予對應的0值。例如int類型是數值0,string類型是"",引用類型是nil等。
因為p已經是初始化person之后的實例了,它已經具備了實實在在存在的屬性(即字段),所以可以直接訪問它的各個屬性。這里通過訪問屬性的方式p.FIELD
為各個字段進行賦值。
// 為person實例的屬性賦值,定義具體的person
p.name = "longshuai"
p.age = 23
獲取某個屬性的值:
fmt.Println(p.name) // 輸出"longshuai"
也可以直接賦值定義struct的屬性來生成struct的實例,它會根據值推斷出p的類型。
var p = person{name:"longshuai",age:23}
p := person{name:"longshuai",age:23}
// 不給定名稱賦值,必須按字段順序
p := person{"longshuai",23}
p := person{age:23}
p.name = "longshuai"
如果struct的屬性分行賦值,則必須不能省略每個字段后面的逗號",",否則就會報錯。這為未來移除、添加屬性都帶來方便:
p := person{
name:"longshuai",
age:23, // 這個逗號不能省略
}
除此之外,還可以使用new()函數或&TYPE{}
的方式來構造struct實例,它會為struct分配內存,為各個字段做好默認的賦0初始化。它們是等價的,都返回數據對象的指針給變量,實際上&TYPE{}
的底層會調用new()。
p := new(person)
p := &person{}
// 生成對象后,為屬性賦值
p.name = "longshuai"
p.age = 23
使用&TYPE{}
的方式也可以初始化賦值,但new()不行:
p := &person{
name:"longshuai",
age:23,
}
選擇new()還是選擇&TYPE{}
的方式構造實例?完全隨意,它們是等價的。但如果想要初始化時就賦值,可以考慮使用&TYPE{}
的方式。
struct的值和指針
下面三種方式都可以構造person struct的實例p:
p1 := person{}
p2 := &person{}
p3 := new(person)
但p1和p2、p3是不一樣的,輸出一下就知道了:
package main
import (
"fmt"
)
type person struct {
name string
age int
}
func main() {
p1 := person{}
p2 := &person{}
p3 := new(person)
fmt.Println(p1)
fmt.Println(p2)
fmt.Println(p3)
}
結果:
{ 0}
&{ 0}
&{ 0}
p1、p2、p3都是person struct的實例,但p2和p3是完全等價的,它們都指向實例的指針,指針中保存的是實例的地址,所以指針再指向實例,p1則是直接指向實例。這三個變量與person struct實例的指向關系如下:
變量名 指針 數據對象(實例)
-------------------------------
p1(addr) -------------> { 0}
p2 -----> ptr(addr) --> { 0}
p3 -----> ptr(addr) --> { 0}
所以p1和ptr(addr)保存的都是數據對象的地址,p2和p3則保存ptr(addr)的地址。通常,將指向指針的變量(p1、p2)直接稱為指針,將直接指向數據對象的變量(p1)稱為對象本身,因為指向數據對象的內容就是數據對象的地址,其中ptr(addr)和p1保存的都是實例對象的地址。
但盡管一個是數據對象值,一個是指針,它們都是數據對象的實例。也就是說,p1.name
和p2.name
都能訪問對應實例的屬性。
那var p4 *person
呢,它是什么?該語句表示p4是一個指針,它的指向對象是person類型的,但因為它是一個指針,它將初始化為nil,即表示沒有指向目標。但已經明確表示了,p4所指向的是一個保存數據對象地址的指針。也就是說,目前為止,p4的指向關系如下:
p4 -> ptr(nil)
既然p4是一個指針,那么可以將&person{}
或new(person)
賦值給p4。
var p4 *person
p4 = &person{
name:"longshuai",
age:23,
}
fmt.Println(p4)
上面的代碼將輸出:
&{longshuai 23}
傳值 or 傳指針
Go函數給參數傳遞值的時候是以復制的方式進行的。
復制傳值時,如果函數的參數是一個struct對象,將直接復制整個數據結構的副本傳遞給函數,這有兩個問題:
- 函數內部無法修改傳遞給函數的原始數據結構,它修改的只是原始數據結構拷貝后的副本
- 如果傳遞的原始數據結構很大,完整地復制出一個副本開銷並不小
所以,如果條件允許,應當給需要struct實例作為參數的函數傳struct的指針。例如:
func add(p *person){...}
既然要傳指針,那struct的指針何來?自然是通過&
符號來獲取。分兩種情況,創建成功和尚未創建的實例。
對於已經創建成功的struct實例p
,如果這個實例是一個值而非指針(即p->{person_fields}
),那么可以&p
來獲取這個已存在的實例的指針,然后傳遞給函數,如add(&p)
。
對於尚未創建的struct實例,可以使用&person{}
或者new(person)
的方式直接生成實例的指針p,雖然是指針,但Go能自動解析成實例對象。然后將這個指針p傳遞給函數即可。如:
p1 := new(person)
p2 := &person{}
add(p1)
add(p2)
struct field的tag屬性
在struct中,field除了名稱和數據類型,還可以有一個tag屬性。tag屬性用於"注釋"各個字段,除了reflect包,正常的程序中都無法使用這個tag屬性。
type TagType struct { // tags
field1 bool "An important answer"
field2 string "The name of the thing"
field3 int "How much there are"
}
匿名字段和struct嵌套
struct中的字段可以不用給名稱,這時稱為匿名字段。匿名字段的名稱強制和類型相同。例如:
type animal struct {
name string
age int
}
type Horse struct{
int
animal
sound string
}
上面的Horse中有兩個匿名字段int
和animal
,它的名稱和類型都是int和animal。等價於:
type Horse struct{
int int
animal animal
sound string
}
顯然,上面Horse中嵌套了其它的struct(如animal)。其中animal稱為內部struct,Horse稱為外部struct。
以下是一個嵌套struct的簡單示例:
package main
import (
"fmt"
)
type inner struct {
in1 int
in2 int
}
type outer struct {
ou1 int
ou2 int
int
inner
}
func main() {
o := new(outer)
o.ou1 = 1
o.ou2 = 2
o.int = 3
o.in1 = 4
o.in2 = 5
fmt.Println(o.ou1) // 1
fmt.Println(o.ou2) // 2
fmt.Println(o.int) // 3
fmt.Println(o.in1) // 4
fmt.Println(o.in2) // 5
}
上面的o
是outer struct的實例,但o
除了具有自己的顯式字段ou1和ou2,還具備int字段和inner字段,它們都是嵌套字段。一被嵌套,內部struct的屬性也將被外部struct獲取,所以o.int
、o.in1
、o.in2
都屬於o
。也就是說,外部struct has a 內部struct
,或者稱為struct has a field
。
輸出以下外部struct的內容就很清晰了:
fmt.Println(o) // 結果:&{1 2 3 {4 5}}
上面的outer實例,也可以直接賦值構建:
o := outer{1,2,3,inner{4,5}}
在賦值inner中的in1和in2時不能少了inner{}
,否則會認為in1、in2是直接屬於outer,而非嵌套屬於outer。
顯然,struct的嵌套類似於面向對象的繼承。只不過繼承的關系模式是"子類 is a 父類",例如"轎車是一種汽車",而嵌套struct的關系模式是外部struct has a 內部struct
,正如上面示例中outer擁有inner
。而且,從上面的示例中可以看出,Go是支持"多重繼承"的。
具名struct嵌套
前面所說的是在struct中以匿名的方式嵌套另一個struct,但也可以將嵌套的struct帶上名稱。
直接帶名稱嵌套struct時,不會再自動深入到嵌套struct中去查找屬性和方法。想要訪問內部struct屬性時,必須帶上該struct的名稱。
例如:
type animal struct {
name string
age int
}
type Horse struct{
a animal
sound string
}
這時候,想要訪問嵌套在Horse中animal的name屬性,則只能通過h.a.name
的方式(h為Horse的實例對象),且訪問h.name
時將直接報錯,因為在Horse里找不到name屬性。
嵌套struct的名稱沖突問題
假如外部struct中的字段名和內部struct的字段名相同,會如何?
有以下兩個名稱沖突的規則:
- 外部struct覆蓋內部struct的同名字段、同名方法
- 同級別的struct出現同名字段、方法將報錯
第一個規則使得Go struct能夠實現面向對象中的重寫(override),而且可以重寫字段、重寫方法。
第二個規則使得同名屬性不會出現歧義。例如:
type A struct {
a int
b int
}
type B struct {
b float32
c string
d string
}
type C struct {
A
B
a string
c string
}
var c C
按照規則(1),直屬於C的a和c會分別覆蓋A.a和B.c。可以直接使用c.a、c.c分別訪問直屬於C中的a、c字段,使用c.d或c.B.d都訪問屬於嵌套的B.d字段。如果想要訪問內部struct中被覆蓋的屬性,可以c.A.a的方式訪問。
按照規則(2),A和B在C中是同級別的嵌套結構,所以A.b和B.b是沖突的,將會報錯,因為當調用c.b的時候不知道調用的是c.A.b還是c.B.b。
遞歸struct:嵌套自身
如果struct中嵌套的struct類型是自己的指針類型,可以用來生成特殊的數據結構:鏈表或二叉樹(雙端鏈表)。
例如,定義一個單鏈表數據結構,每個Node都指向下一個Node,最后一個Node指向空。
type Node struct {
data string
ri *Node
}
以下是鏈表結構示意圖:
------|---- ------|---- ------|-----
| data | ri | --> | data | ri | --> | data | nil |
------|---- ------|---- ------|-----
如果給嵌套兩個自己的指針,每個結構都有一個左指針和一個右指針,分別指向它的左邊節點和右邊節點,就形成了二叉樹或雙端鏈表數據結構。
二叉樹的左右節點可以留空,可隨時向其中加入某一邊加入新節點(像節點加入到樹中)。添加節點時,節點與節點之間的關系是父子關系。添加完成后,節點與節點之間的關系是父子關系或兄弟關系。
雙端鏈表有所不同,添加新節點時必須讓某節點的左節點和另一個節點的右節點關聯。例如目前已有的鏈表節點A <-> C
,現在要將B節點加入到A和C的中間,即A<->B<->C
,那么A的右節點必須設置為B,B的左節點必須設置為A,B的右節點必須設置為C,C的左節點必須設置為B。也就是涉及了4次原子性操作,它們要么全設置成功,失敗一個則鏈表被破壞。
例如,定義一個二叉樹:
type Tree struct {
le *Tree
data string
ri *Tree
}
最初生成二叉樹時,root節點沒有任何指向。
// root節點:初始左右兩端為空
root := new(Tree)
root.data = "root node"
隨着節點增加,root節點開始指向其它左節點、右節點,這些節點還可以繼續指向其它節點。向二叉樹中添加節點的時候,只需將新生成的節點賦值給它前一個節點的le或ri字段即可。例如:
// 生成兩個新節點:初始為空
newLeft := new(Tree)
newLeft.data = "left node"
newRight := &Tree{nil, "Right node", nil}
// 添加到樹中
root.le = newLeft
root.ri = newRight
// 再添加一個新節點到newLeft節點的右節點
anotherNode := &Tree{nil, "another Node", nil}
newLeft.ri = anotherNode
簡單輸出這個樹中的節點:
fmt.Println(root)
fmt.Println(newLeft)
fmt.Println(newRight)
輸出結果:
&{0xc042062400 root node 0xc042062420}
&{<nil> left node 0xc042062440}
&{<nil> Right node <nil>}
當然,使用二叉樹的時候,必須為二叉樹結構設置相關的方法,例如添加節點、設置數據、刪除節點等等。
另外需要注意的是,一定不要將某個新節點的左、右同時設置為樹中已存在的節點,因為這樣會讓樹結構封閉起來,這會破壞了二叉樹的結構。