GoLang之旅（三）

指针

Go 拥有指针
指针保存了值的内存地址
类型 *T 是指向 T 类型值的指针，其零值为 nil

var p *int

& 操作符会生成一个指向其操作数的指针

i := 42
p = &i

* 操作符表示指针指向的底层值

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“重定向”
与 C 不同，Go 没有指针运算

结构体

一个结构体（struct）就是一组字段（field）

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
如果我们有一个指向结构体的指针 p，那么可以通过 (*p).X 来访问其字段 X
不过这么写太啰嗦了，所以语言也允许我们使用隐式间接引用，直接写 p.X 就可以

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)
}

结构体文法

结构体文法通过直接列出字段的值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}  // 创建一个 Vertex 类型的结构体
	v2 = Vertex{X: 1}  // Y:0 被隐式地赋予
	v3 = Vertex{}      // X:0 Y:0
	p  = &Vertex{1, 2} // 创建一个 *Vertex 类型的结构体（指针）
)

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

数组

类型 [n]T 表示拥有 n 个 T 类型的值的数组

var a [10]int

会将变量 a 声明为拥有 10 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

切片

每个数组的大小都是固定的
而切片则为数组元素提供动态大小的、灵活的视角
在实践中，切片比数组更常用
类型 []T 表示一个元素类型为 T 的切片

切片通过两个下标来界定，即一个上界和一个下界，二者以冒号分隔：

a[low : high]

它会选择一个半开区间，包括第一个元素，但排除最后一个元素

以下表达式创建了一个切片，它包含 a 中下标从 1 到 3 的元素：

a[1:4]

切片就像数组的引用

切片并不存储任何数据，它只是描述了底层数组中的一段
更改切片的元素会修改其底层数组中对应的元素
与它共享底层数组的切片都会观测到这些修改

package main

import "fmt"

func main() {
	names := [4]string{
		"John",
		"Paul",
		"George",
		"Ringo",
	}
	fmt.Println(names)

	a := names[0:2]
	b := names[1:3]
	fmt.Println(a, b)

	b[0] = "XXX"
	fmt.Println(a, b)
	fmt.Println(names)
}

切片文法

切片文法类似于没有长度的数组文法。

这是一个数组文法：

[3]bool{true, true, false}

下面这样则会创建一个和上面相同的数组，然后构建一个引用了它的切片：

[]bool{true, true, false}

package main

import "fmt"

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

	r := []bool{true, false, true, true, false, true}
	fmt.Println(r)

	s := []struct {
		i int
		b bool
	}{
		{2, true},
		{3, false},
		{5, true},
		{7, true},
		{11, false},
		{13, true},
	}
	fmt.Println(s)
}

切片的默认行为

在进行切片时，你可以利用它的默认行为来忽略上下界

切片下界的默认值为 0，上界则是该切片的长度

对于数组

var a [10]int

来说，以下切片是等价的：

a[0:10]
a[:10]
a[0:]
a[:]

package main

import "fmt"

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

	s = s[1:4]
	fmt.Println(s)

	s = s[:2]
	fmt.Println(s)

	s = s[1:]
	fmt.Println(s)
}

切片的长度与容量

切片拥有长度和容量
切片的长度就是它所包含的元素个数
切片的容量是从它的第一个元素开始数，到其底层数组元素末尾的个数
切片 s 的长度和容量可通过表达式 len(s) 和 cap(s) 来获取
你可以通过重新切片来扩展一个切片，给它提供足够的容量

package main

import "fmt"

func main() {
	s := []int{2, 3, 5, 7, 11, 13}
	printSlice(s)

	// 截取切片使其长度为 0
	s = s[:0]
	printSlice(s)

	// 拓展其长度
	s = s[:4]
	printSlice(s)

	// 舍弃前两个值
	s = s[2:]
	printSlice(s)
}

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

输出

len=6 cap=6 [2 3 5 7 11 13]

len=0 cap=6 []

len=4 cap=6 [2 3 5 7]

len=2 cap=4 [5 7]

nil 切片

切片的零值是 nil
nil 切片的长度和容量为 0 且没有底层数组

package main

import "fmt"

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

用 make 创建切片

切片可以用内建函数 make 来创建，这也是创建动态数组的方式
make 函数会分配一个元素为零值的数组并返回一个引用了它的切片

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

要指定它的容量，需向 make 传入第三个参数

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

切片的切片

切片可包含任何类型，甚至包括其它的切片

package main

import (
	"fmt"
	"strings"
)

func main() {
	// 创建一个井字板（经典游戏）
	board := [][]string{
		[]string{"_", "_", "_"},
		[]string{"_", "_", "_"},
		[]string{"_", "_", "_"},
	}

	// 两个玩家轮流打上 X 和 O
	board[0][0] = "X"
	board[2][2] = "O"
	board[1][2] = "X"
	board[1][0] = "O"
	board[0][2] = "X"

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

向切片追加元素

为切片追加新的元素是种常用的操作，为此 Go 提供了内建的 append 函数

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

append 的第一个参数 s 是一个元素类型为 T 的切片，其余类型为 T 的值将会追加到该切片的末尾
append 的结果是一个包含原切片所有元素加上新添加元素的切片
当 s 的底层数组太小，不足以容纳所有给定的值时，它就会分配一个更大的数组
返回的切片会指向这个新分配的数组

package main

import "fmt"

func main() {
	var s []int
	printSlice(s)

	// 添加一个空切片
	s = append(s, 0)
	printSlice(s)

	// 这个切片会按需增长
	s = append(s, 1)
	printSlice(s)

	// 可以一次性添加多个元素
	s = append(s, 2, 3, 4)
	printSlice(s)
}

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

输出

len=0 cap=0 []

len=1 cap=2 [0]

len=2 cap=2 [0 1]

len=5 cap=8 [0 1 2 3 4]

Range

for 循环的 range 形式可遍历切片或映射
当使用 for 循环遍历切片时，每次迭代都会返回两个值
第一个值为当前元素的下标，第二个值为该下标所对应元素的一份副本

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
", i, v)
	}
}

输出

2**0 = 1

2**1 = 2

2**2 = 4

2**3 = 8

2**4 = 16

2**5 = 32

2**6 = 64

2**7 = 128

range（续）

可以将下标或值赋予 _ 来忽略它

for i, _ := range pow
for _, value := range pow

若你只需要索引，忽略第二个变量即可

for i := range pow

package main

import "fmt"

func main() {
	pow := make([]int, 10)
	for i := range pow {
		pow[i] = 1 << uint(i) // == 2**i
	}
	for _, value := range pow {
		fmt.Printf("%d
", value)
	}
}

输出

128

256

512

练习：切片

实现 `Pic`

它应当返回一个长度为 dy 的切片，其中每个元素是一个长度为 dx，元素类型为 uint8 的切片
当你运行此程序时，它会将每个整数解释为灰度值（好吧，其实是蓝度值）并显示它所对应的图像
几个有趣的函数包括 (x+y)/2, x*y, x^y, x*log(y) 和 x%(y+1)
（提示：需要使用循环来分配 [][]uint8 中的每个 []uint8；请使用 uint8(intValue) 在类型之间转换；你可能会用到 math 包中的函数）

package main

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

func Pic(dx, dy int) [][]uint8 {
	a := make([][]uint8,dy)      // 外层切片
   for x := range a{
       b := make([]uint8,dx)   // 内层切片
       for y := range b{
           b[y] = uint8(x%(y+1))
        }
        a[x] = b  
    }
    return a
}

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

映射

映射将键映射到值
映射的零值为 nil
nil 映射既没有键，也不能添加键
make 函数会返回给定类型的映射，并将其初始化备用

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"])
}

输出 {40.68433 -74.39967}

映射的文法

映射的文法与结构体相似，不过必须有键名

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)
}

输出 map[Bell Labs:{40.68433 -74.39967} Google:{37.42202 -122.08408}]

映射的文法（续）

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

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)
}

修改映射

在映射 m 中插入或修改元素

m[key] = elem

获取元素

elem = m[key]

删除元素

delete(m, key)

通过双赋值检测某个键是否存在

elem, ok = m[key]

若 key 在 m 中，ok 为 true ；否则，ok 为 false
若 key 不在映射中，那么 elem 是该映射元素类型的零值
同样的，当从映射中读取某个不存在的键时，结果是映射的元素类型的零值

注：若 elem 或 ok 还未声明，你可以使用短变量声明：

elem, ok := m[key]

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)
}

练习：映射

实现 WordCount。它应当返回一个映射，其中包含字符串 s 中每个“单词”的个数。函数 wc.Test 会对此函数执行一系列测试用例，并输出成功还是失败

你会发现 strings.Fields 很有帮助

package main

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

func WordCount(s string) map[string]int {
	strMap := make(map[string]int)
	for _, str := range strings.Fields(s) {
		_, ok := strMap[str]
		if ok {
			strMap[str] = strMap[str] + 1
		} else {
			strMap[str] = 1
		}
	}
	return strMap
}

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

函数值

函数也是值。它们可以像其它值一样传递
函数值可以用作函数的参数或返回值

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))
}

函数的闭包

Go 函数可以是一个闭包
闭包是一个函数值，它引用了其函数体之外的变量。该函数可以访问并赋予其引用的变量的值，换句话说，该函数被这些变量“绑定”在一起
例如，函数 adder 返回一个闭包
每个闭包都被绑定在其各自的 sum 变量上

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),
		)
	}
}

练习：斐波纳契闭包

让我们用函数做些好玩的事情。

实现一个 fibonacci 函数，它返回一个函数（闭包），该闭包返回一个斐波纳契数列 `(0, 1, 1, 2, 3, 5, ...)

package main

import "fmt"

// 返回一个“返回int的函数”
func fibonacci() func() int {
   back1, back2:= 0, 1  // 预先设定好两个初始值
    return func() int {        
        temp := back1 //记录（back1）的值      
        back1,back2 = back2,(back1 + back2) // 重新赋值(这个就是核心代码)        
        return temp //返回temp
    } 
}

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