go tour

可以将官方教程作为独立程序在本地安装使用，这样无需访问互联网就能运行，且速度更快，因为是在你的机器上构建并运行代码示例。

本地运行此教程的中文版的步骤如下：

下载并安装 Go
用 go get 命令来安装 gotour：

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

运行产生的 gotour 可执行文件

如果要运行英文版教程，除了使用 go get golang.org/x/tour/gotour gotour 命令从官网下载程序（需要翻蔷）并安装外，还可以直接从命令行启动这个教程：go tool tour。

基础

包、变量和函数

package

package main

import (
    "fmt"
    "math/rand"
)

func main() {
rand.Seed(10)
    fmt.Println("My favorite number is", 666)
    fmt.Println("My favorite number is", rand.Intn(10))
}

每个 Go 程序都是由包构成的。

程序从 main 包开始运行。

本程序通过导入路径 “fmt” 和 “math/rand” 来使用这两个包。

按照约定，包名与导入路径的最后一个元素一致。例如，”math/rand” 包中的源码均以 package rand 语句开始。

注意：* 此程序的运行环境是固定的，因此 rand.Intn 总是会返回相同的数字。要得到不同的数字，需为生成器提供不同的种子，参见 rand.Seed。

import

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

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

此代码用圆括号组合多个导入的包，推荐。

当然也可以使用多个导入语句分别导入每一个包，例如：

import "fmt"
import "math"

export name

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

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

在 Go 中，如果变量、常量或方法的名字以大写字母开头，那么它就是已导出的，可以被外部使用。例如，Pizza 就是个已导出名，Pi 也同样，它导出自 math 包。

pizza 和 pi 并未以大写字母开头，所以它们是未导出的。

在导入一个包时，只能引用其中已导出的元素。任何“未导出”的名字在该包外均无法访问。

函数

package main

import "fmt"

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

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

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

函数可以有 0 个、1 个或多个参数。

当函数的连续两个或多个已命名形参类型相同时，除最后一个类型以外，其它都可以省略（参考上面注释的函数）。

如果想了解为何类型是这个样子的，可以参考 Go 的声明语法。

多返回值的函数

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)
}

函数可以返回任意多个返回值。

将函数的返回值命名

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 的返回值可被命名，命名后会被视作定义在函数顶部的变量。

返回值的名称应该可以准确描述其意义。

没有参数的 return 语句会返回已命名的返回值。

不推荐，因为在长函数中命名返回值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 语句用于声明变量的列表，跟函数的参数列表一样，类型在最后。

就像在这个例子中看到的一样，var 语句可以出现在包或函数级别。

变量初始化

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)
}

变量声明可以包含初始值，每个变量对应一个。

如果存在初始化值，则可以省略变量的类型；变量会从初始化值中自动获取类型。

变量的短声明

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，可在类型明确的地方使用简短的赋值语句 := 代替 var 声明。

函数外的每个语句都必须以关键字开始（var，func 等），因此 := 不能在函数外使用。

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() {
    fmt.Printf("Type: %T Value: %v
", ToBe, ToBe)
    fmt.Printf("Type: %T Value: %v
", MaxInt, MaxInt)
    fmt.Printf("Type: %T Value: %v
", z, z)
}

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，表示一个 Unicode 码点

float32 float64

complex64 complex128

跟导入语句一样，变量声明也可以用小括号“分组”成一个语法块。

int、uint 和 uintptr 在 32 位系统上通常为 32 位宽，在 64 位系统上则为 64 位宽。当需要一个整数值时应使用 int 类型，除非你有明确的需求需要使用固定大小或无符号的整数类型。

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
", i, f, b, s)
}

没有明确初始值的变量声明会被赋予零值：

数值类型为 0
布尔类型为 false
字符串类型为 “”（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 = (f)
    fmt.Println(x, y, z)
}

表达式 T(v) 将值 v 转换为类型 T。

与 C 不同的是，Go 在不同类型之间赋值时需要显式转换。类型不同时会触发报错。

类型推断

package main

import "fmt"

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

在声明一个变量而不指定其类型时（即使用不带类型的 := 语法或 var = 表达式语法），变量的类型由右值推导得出。

当右值声明了类型时，新变量的类型与其相同：
当右值是未指明类型的数值常量时，新变量的类型就可能是 int、float64 或 complex128，这取决于常量的精度：

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

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)
}

常量的声明与变量类似，只是使用 const 关键字。

常量可以是字符、字符串、布尔值或数值。

常量不能用 := 语法声明。

数值常量

package main

import "fmt"

const (
    // Create a huge number by shifting a 1 bit left 100 places.
    // In other words, the binary number that is 1 followed by 100 zeroes.
    Big = 1 << 100
    // Shift it right again 99 places, so we end up with 1<<1, or 2.
    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((Big))
    fmt.Println(needFloat(Big))
}

数值常量是高精度值。

一个未指定类型的常量由上下文来决定其类型。

输出 needInt(Big) 时会报错：

prog.go:21:21: constant 1267650600228229401496703205376 overflows int

流程控制语句：for、if、else、switch 及 defer

for

package main

import "fmt"

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

    sum = 0
    for ; sum < 1000; {
        sum += sum
    }
    fmt.Println(sum)
}

Go 只有一种循环结构，即 for 循环。

基本的 for 循环由三部分组成，用分号分隔：

初始化语句：可选，在第一次循环之前执行
条件表达式：在每次循环前求值
后置语句：可选，在每次循环之后执行

初始化语句通常为简短的变量声明，该变量声明仅在 for 语句的作用域中可见。

一旦条件表达式的布尔值为 false，循环终止。

注意：和 C、Java、JavaScript 之类的语言不同，Go 的 for 语句后面没有小括号，大括号 { } 则是必须的。且左大括号必须与 for 在同一行。

for 的 while 用法

package main

import "fmt"

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

把 for 当做 while 使用时，可以去掉分号。C 的 while 在 Go 中也是 for。

for 无限循环

package main

func main() {
    for {
    }
}

如果省略循环条件，循环就不会结束，因此无限循环可以写得很紧凑。

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))
}

Go 的 if 语句与 for 循环类似，表达式外无需小括号 ( ) ，而大括号 { } 则是必须的。

if 的简短语句

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),
    )
}

同 for 一样，if 语句可以在条件表达式前执行一个简单的语句。该语句声明的变量的作用域仅在 if 之内。

if 与 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
", v, lim)
    }
    // can't use v here, though
    return lim
}

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

在 if 的简短语句中声明的变量同样可以在任何对应的 else 块中使用。

在 main 的 fmt.Println 调用开始前，两次对 pow 的调用均已执行并返回.

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)
    }
}

switch 是代替一连串 if - else 语句的简便方法。它按顺序判断 case 语句的值，并运行第一个值等于条件表达式的 case 语句。

Go 的 switch 语句跟 C、C++、Java、JavaScript 和 PHP 中的类似，不过 Go 只运行选定的 case，而不会自动贯穿。实际上，Go 自动在每个 case 后面添加了 break 语句。除非以 fallthrough 语句结束，否则分支会自动终止。Go 的另一点重要的不同在于 switch 的 case 无需为常量，且取值不必为整数。

switch 解析顺序

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 case 语句从上到下顺次执行，直到匹配成功时停止。

无条件的 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。

这种形式能将一长串 if-then-else 写得更加清晰。

defer

package main

import "fmt"

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

    fmt.Println("hello")
    fmt.Println("hello2")
}

defer 语句写在函数之前，会将函数推迟到外层函数返回之后执行。

推迟调用的函数其参数会立即求值，但直到外层函数返回前该函数都不会被调用。

defer 栈

package main

import "fmt"

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

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

    fmt.Println("done")
}

推迟的函数调用会被压入一个栈中。当外层函数返回时，被推迟的函数会按照后进先出的顺序调用。

更多关于 defer 语句的信息，请阅读 defer-panic-and-recover。

类型：struct、slice、map

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
}

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 dereferencing”或“重定向 indirecting”。

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})
}

结构体（struct）是字段的集合。

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)
}

结构体中的字段用英文的句号来访问。

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)
}

结构体中的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直接使用 p.X。

结构体文法

package main

import "fmt"

type Vertex struct {
    X, Y int
}

var (
    v1 = Vertex{1, 2}  // has type Vertex
    v2 = Vertex{X: 1}  // Y:0 is implicit
    v3 = Vertex{Y: 3}
//  v3 = Vertex{}      // X:0 and Y:0
    p  = &Vertex{1, 2} // has type *Vertex
)

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

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。

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)

    primes := [6]int{2, 3, 5, 7, 11, 13}
    fmt.Println(primes)
    fmt.Println(len(primes))
}

类型 [n]T 表示拥有 n 个 T 类型的值的数组。

表达式 var a [10]int 会将变量 a 声明为拥有 10 个整型元素的数组。

数组的长度是其类型的一部分，因此数组不能改变大小。这看起来是个限制，不过没关系，Go 提供了更加便利的方式来使用数组。

切片 slice

package main

import "fmt"

func main() {
    primes := [6]int{2, 3, 5, 7, 11, 13}

    var s []int = primes[1:4]
    fmt.Println(s)
}

每个数组的大小都是固定的。而 slice 则为数组元素提供动态大小的、灵活的视角。在实践中，slice 比数组更常用。

类型 []T 表示一个元素类型为 T 的 slice。

slice 通过以冒号分隔的上界和下界在数组中取一个切片：

a[low : high]

这是半开区间，包括第一个元素，不包括最后一个元素。

下面的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]

切片就像是对数组的引用

package main

import "fmt"

func main() {
    a := [3]int{1, 2, 3}
    s1 := a[0:2]
    s2 := a[1:3]
    s2[0] = 100
    fmt.Println(a, s1, s2)
}

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。

与这个切片共享底层数组的切片都会发现这些修改。

切片语法

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)
}

切片语法类似于没有长度的数组。

这是一个数组语法：

[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}

切片的默认上下边界

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)
}

在进行切片时，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[:]

切片长度及容量

package main

import "fmt"

func main() {
    a := []int{1, 2, 3, 4, 5}
    a = a[:0]
    printSlice(a)

    a = a[:4]
    printSlice(a)

    a = a[2:]
    printSlice(a)


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

    // Slice the slice to give it zero length.
    s = s[:0]
    printSlice(s)

    // Extend its length.
    s = s[:4]
    printSlice(s)

    // Drop its first two values.
    s = s[2:]
    printSlice(s)
}

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

切片拥有 length 和 capacity。

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，到其底层数组末尾的元素个数。

切片 s 的长度和容量可通过表达式 len(s) 和 cap(s) 来获取。

可以通过重新切片来扩展切片的长度，只要它有足够的容量。试着修改示例程序中的切片操作，向外扩展它的容量，看看会发生什么。（会在运行时报错：panic: runtime error: slice bounds out of range）

nil 切片

package main

import "fmt"

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

    const a float64 = 1 << 100
    fmt.Printf("%f", a)
    //fmt.Println(a)
}

切片的零值是 nil。

nil 切片的长度和容量为 0，且没有分配底层数组。

用内置的 make 方法创建切片

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
",
        s, len(x), cap(x), x)
}

切片可以用内置函数 make 来创建，这也是创建动态数组的方式。

make 函数会分配一个零值数组并返回引用这个数组的切片：

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

make 的第三个参数指定容量：

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

package main

import (
    "fmt"
    "strings"
)

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

    // The players take turns.
    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], " "))
    }
}

切片可包含任何类型，包括切片。

向切片追加元素

package main

import "fmt"

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

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

    // The slice grows as needed.
    s = append(s, 1)
    printSlice(s)

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

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

向切片追加元素是常见的操作，为此 Go 提供了内置的 append 函数。内置函数的文档对此函数有详细的介绍。

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

append 的第一个参数 s 是一个元素类型为 T 的切片，其余的类型为 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。

要了解切片的更多内容，请阅读文章 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
", i, v)
    }
    for i := range pow {
        pow[i] = 1 << uint(i) // == 2**i
    }
    for _, value := range pow {
        fmt.Printf("%d
", value)
    }
}

for 循环的 range 形式可遍历切片或 map。

当使用 for 循环遍历切片时，每次循环都会返回两个值。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值的副本。可以将下标或值赋予 _ 来忽略它。

若只需要索引，去掉 “, value“” 的部分即可。

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 将键映射到值。

map 的零值是 nil。nil map 既没有键，也不能添加键。

make 函数会返回给定类型的 map，并将其初始化备用。

map 语法

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,
    },
}
var m2 = map[string]Vertex{
    "Bell Labs": {40.68433, -74.39967},
    "Google":    {37.42202, -122.08408},
}

func main() {
    fmt.Println(m)
    fmt.Println(m2)
}

map 的语法与结构体相似，不过必须有键名。

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)
}

对 map 中的元素进行增、删、改、查及判断元素是否存在的操作如下：

插入或修改元素：

m[key] = elem

获取元素（若 key 不在 map 中，那么 elem 是该映射元素类型的零值）：

elem = m[key]

删除元素：

delete(m, key)

检测某个键是否存在（若 key 在 map 中，ok 为 true；否则，ok 为 false）：

elem, ok = m[key]

同样的，当从 map 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，可以使用短变量声明：

elem, ok := m[key]

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。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。

函数闭包

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 语言中的函数可以是一个闭包。闭包是一个函数值，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“绑定”在了这些变量上。

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。

方法和接口

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 语言中没有类。不过可以为结构体类型定义方法。

方法就是带特殊的接收器类型（receiver）参数的函数。

方法接收器在它自己的参数列表内，位于 func 关键字和方法名之间。

在此例中，Abs 方法拥有一个名为 v，类型为 Vertex 的接收器。

方法只是个带接收器参数的函数。


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

现在这个 Abs 的写法就是个正常的函数，功能并没有什么变化。

方法即函数，可以为非结构体类型声明方法

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())
}

也可以为非结构体类型声明方法。

在此例中，我们看到了一个带 Abs 方法的数值类型 MyFloat。

接收器的类型定义和方法声明必须在同一包内，不能为其它包内定义的类型（包括 int 之类的内建类型）的接收器声明方法。

指针接收器

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

func main() {
    v := Vertex{3, 4}
    v.Scale(10)
    fmt.Println(v.Abs())
}

可以用指针接收器声明方法。

这意味着对于某类型 T，接收器的类型可以用 *T 表示。注意，T 不能是像 *int 这样的指针。

例如，这里为 *Vertex 定义了 Scale 方法。

具有指针接收器的方法可以修改接收器指向的值（就像 Scale 中做的）。由于方法经常需要修改它的接收器，指针接收器比值接收器更常用。

试着移除 Scale 函数声明中的 *，观察此程序的行为如何变化。（只改副本，原值不变）

使用值接收器时，Scale 方法会对原始 Vertex 值的副本进行操作。（对于函数的其它参数也是如此。）Scale 方法必须用指针接受器来更改 main 函数中声明的 Vertex 的值。

指针与函数

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

type Vertex struct {
    X, Y float64
}

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

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

func main() {
    v := Vertex{3, 4}
    Scale(v, 10)
    fmt.Println(Abs(v))
}

现在我们要把 Abs 和 Scale 方法重写为函数。

同样，我们先试着移除掉第 16 的 *。你能看出为什么程序的行为改变了吗？要怎样做才能让该示例顺利通过编译？

方法与间接指针

package main

import "fmt"

type Vertex struct {
    X, Y float64
}

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

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

func main() {
    v := Vertex{3, 4}
    v.Scale(2)
    ScaleFunc(&v, 10)

    p := &Vertex{4, 3}
    p.Scale(3)
    ScaleFunc(p, 8)

    fmt.Println(v, p)
}

比较前两个程序，你大概会注意到带指针参数的函数必须接受一个指针：

var v Vertex
ScaleFunc(v, 5)  // 编译错误！
ScaleFunc(&v, 5) // OK

而以指针为接收器的方法被调用时，接收器既可以是值又可以是指针：

var v Vertex
v.Scale(5)  // OK
p := &v
p.Scale(10) // OK

对于语句 v.Scale(5)，即便 v 是个值而非指针，带指针接收器的方法也能被直接调用。也就是说，由于 Scale 方法有一个指针接收器，为方便起见，Go 会将语句 v.Scale(5) 解释为 (&v).Scale(5)。

方法与间接指针 2

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

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

    p := &Vertex{4, 3}
    fmt.Println(p.Abs())
    fmt.Println(AbsFunc(*p))
}

接受一个值作为参数的函数必须接受一个指定类型的值：

var v Vertex
fmt.Println(AbsFunc(v))  // OK
fmt.Println(AbsFunc(&v)) // 编译错误

而接收器类型是值而非指针的方法被调用时，接收器既可以是值又可以是指针：

var v Vertex
fmt.Println(v.Abs()) // OK
p := &v
fmt.Println(p.Abs()) // OK

这种情况下，方法调用 p.Abs() 会被解释为 (*p).Abs()。

选择值接收器或指针接收器

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
", v, v.Abs())
    v.Scale(5)
    fmt.Printf("After scaling: %+v, Abs: %v
", v, v.Abs())
}

使用指针接收器的原因有两个：

方法能够修改其接收器指向的值。
避免在每次调用方法时复制该值。若值的类型为大型结构体时，这样做会更加高效。

在本例中，Scale 和 Abs 接收器的类型为 *Vertex，即便 Abs 并不需要修改其接收器。

通常来说，所有给定类型的方法都应该有值或指针接收器，但二者不应该混用。

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 implements Abser
    a = &v // a *Vertex implements 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签名定义的集合。

接口类型的值可以保存任何实现了这些方法的值。

接口是隐式实现的

package main

import "fmt"

type I interface {
    M()
}

type T struct {
    S string
}

// This method means type T implements the interface I,
// but we don't need to explicitly declare that it does so.
func (t T) M() {
    fmt.Println(t.S)
}

func main() {
    var i I = T{"hello"}
    i.M()
}

类型通过实现一个接口的所有方法来实现该接口。既然无需专门显式声明，也就没有“implements”关键字。

隐式实现接口将接口的定义从其实现中分离出来，可以在没有预先安排的情况下出现在任何包中。

接口值

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

type I interface {
    M()
}

type T struct {
    S string
}

func (t *T) M() {
    fmt.Println(t.S)
}

type F float64

func (f F) M() {
    fmt.Println(f)
}

func main() {
    var i I

    i = &T{"Hello"}
    describe(i)
    i.M()

    i = F(math.Pi)
    describe(i)
    i.M()
}

func describe(i I) {
    fmt.Printf("(%v, %T)
", i, i)
}

在内部，接口值可以看做包含值和具体类型的元组 tuple：

(value, type)

接口值保存了一个具体底层类型的值。

调用接口值上的方法将在其底层类型上执行相同名称的方法。

底层值为 nil 的接口值

package main

import "fmt"

type I interface {
    M()
}

type T struct {
    S string
}

func (t *T) M() {
    if t == nil {
        fmt.Println("<nil>")
        return
    }
    fmt.Println(t.S)
}

func main() {
    var i I

    var t *T
    i = t
    describe(i)
    i.M()

    i = &T{"hello"}
    describe(i)
    i.M()
}

func describe(i I) {
    fmt.Printf("(%v, %T)
", i, i)
}

如果接口内的具体值为 nil，则该方法会被 nil 接收器调用。

在某些语言中，这会触发一个空指针异常，但是在 Go 中，有一些方法可以很好地处理被 nil 接收方调用的方法（如本例中的方法 M）。

请注意，保存 nil 具体值的接口值本身不为 ‘nil’。

nil 接口值

package main

import "fmt"

type I interface {
    M()
}

func main() {
    var i I
    describe(i)
    i.M()
}

func describe(i I) {
    fmt.Printf("(%v, %T)
", i, i)
}

nil 接口值既不保存值也不保存具体类型。

调用 nil 接口的方法会产生运行时错误，因为接口的元组内没有具体类型指明应该调用哪个具体方法。

空接口

package main

import "fmt"

func main() {
    var i interface{}
    describe(i)

    i = 42
    describe(i)

    i = "hello"
    describe(i)
}

func describe(i interface{}) {
    fmt.Printf("(%v, %T)
", i, i)
}

指定了零个方法的接口值被称为空接口：

interface{}

空接口可保存任何类型的值。每个类型都至少实现了零个方法。

空接口被用来处理未知类型的值。例如，fmt.Print 可接受类型为 interface{} 的任意数量的参数。

类型断言

package main

import "fmt"

func main() {
    var i interface{} = "hello"

    s := i.(string)
    fmt.Println(s)

    s, ok := i.(string)
    fmt.Println(s, ok)

    f, ok := i.(float64)
    fmt.Println(f, ok)

    f = i.(float64) // panic
    fmt.Println(f)
}

类型断言提供对接口值的基础具体值的访问。

t := i.(T)

该语句断言接口值 i 保存了具体类型 T，并将其底层类型为 T 的值赋予变量 t。

若 i 并未保存 T 类型的值，该语句就会触发一个恐慌。

为了测试接口值是否保存了一个特定的类型，类型断言可返回两个值：底层值及断言是否成功的布尔值。

t, ok := i.(T)

若 i 保存了一个 T，那么 t 将会是其底层值，而 ok 为 true。

否则，ok 将为 false 而 t 将为 T 类型的零值，程序并不会产生恐慌。

请注意这种语法和读取一个 map 时的相同之处。

类型选择

package main

import "fmt"

func do(i interface{}) {
    switch v := i.(type) {
    case int:
        fmt.Printf("Twice %v is %v
", v, v*2)
    case string:
        fmt.Printf("%q is %v bytes long
", v, len(v))
    default:
        fmt.Printf("I don't know about type %T!
", v)
    }
}

func main() {
    do(21)
    do("hello")
    do(true)
}

type switch 是允许串联几个类型断言的结构。

type switch 就像常规的 switch 语句，但 type switch 中的情况指定类型（不是值），并将这些值与给定接口值所保持的值的类型进行比较。

switch v := i.(type) {
case T:
    // here v has type T
case S:
    // here v has type S
default:
    // no match; here v has the same type as i
}

type switch 中的声明与类型断言 i.(T) 具有相同的语法，但特定类型 T 被替换为关键字类型。

这个 switch 语句测试接口值 i 是否保持 T 或 S 类型的值。在每个 T 和 S 情况下，变量 v 将分别为 T 或 S 类型并保存由 i 保存的值。在默认情况下（不存在匹配的情况下），变量 v 与 i 具有相同的接口类型和值。

Stringer

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)
}

最常用的接口之一是由 fmt 包定义的 Stringer。

type Stringer interface {
    String() string
}

Stringer 是一种可以将自己描述为一个字符串的类型。fmt 软件包（以及其他许多软件包）会使用此接口来打印值。

Error

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 语言中使用 error 值来表示错误状态。

与 fmt.Stringer 类似，error 类型也是一个内建接口：

type error interface {
    Error() string
}

与 fmt.Stringer 类似，fmt 包在打印值时也会查找 error。

函数经常会返回 error 值，调用函数的代码应当判断错误是否等于 nil 来进行错误处理。

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

error 为 nil 时表示成功；非 nil 时表示失败。

Reader

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, err, b)
        fmt.Printf("b[:n] = %q
", b[:n])
        if err == io.EOF {
            break
        }
    }
}

io 包中指定了 io.Reader 接口，表示从数据流的末尾进行读取。

Go 标准库（Go standard library）包含了该接口的许多实现，包括文件、网络连接、压缩和加密等等。

io.Reader 接口有一个 Read 方法：

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

Read 用数据填充给定的字节切片并返回填充的字节数和错误值。在遇到数据流的结尾时，它会返回一个 io.EOF 错误。

示例代码创建了一个 strings.Reader 并每次从它的输出中读取 8 个字节。

Image

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())
}

image 包定义了 Image 接口：

package image

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

注意：Bounds 方法的返回值 Rectangle 实际上是一个 image.Rectangle，它在 image 包中声明。

color.Color 和 color.Model 类型也是接口，但是通常因为直接使用预定义的 image.RGBA 和 image.RGBAModel 这两个实现而忽视。这些接口和类型由 image/color 包定义。

并发

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 运行时管理的轻量级线程。

go f(x, y, z)

会启动一个新的 goroutine 并执行

f(x, y, z)

f、x、y 和 z 在当前的 goroutine 中解析，而 f 在新的 goroutine 中执行。

goroutine 在相同的地址空间中运行，因此在访问共享内存时必须进行同步。sync 包提供了这种能力，不过在 Go 中并不经常用到，因为还有其它的办法。

channel

package main

import "fmt"

func sum(s []int, c chan int) {
    sum := 0
    for _, v := range s {
        sum += v
    }
    c <- sum // send sum to c
}

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

    c := make(chan int)
    go sum(s[:len(s)/2], c)
    go sum(s[len(s)/2:], c)
    x, y := <-c, <-c // receive from c

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

channel 是带有类型的管道，可以通过它用 channel 操作符 <- 来发送或者接收值。

ch <- v    // 将 v 发送至信道 ch。
v := <-ch  // 从 ch 接收值并赋予 v。

（“箭头”就是数据流的方向。）

跟 map 和 slice 一样，channel 在使用前必须创建：

ch := make(chan int)

默认情况下，发送和接收操作在另一端准备好之前都会一直阻塞。这使得 goroutine 可以在没有显式的锁或条件变量（condition variable）的情况下进行同步。

示例对 slice 的数进行求和，将任务分配给两个 goroutine。一旦两个 goroutine 都计算完毕，就能算出最终的结果。

buffered channel

package main

import "fmt"

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

channel 可以带缓冲。将缓冲长度作为第二个参数提供给 make 来初始化一个带缓冲的 channel：

ch := make(chan int, 100)

仅当 channel 的缓冲区填满后，向其发送数据时才会阻塞。当缓冲区为空时，接受方会阻塞。

range 与 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)
    }
}

发送者可通过 close 主动关闭 channel 来表示没有需要发送的值了。接收者可以通过接收表达式的第二个参数来测试 channel 是否被关闭：若没有值可以接收且 channel 已被关闭，那么在执行完

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，直到这个 channel 被关闭。

注意：只有发送者才能关闭 channel，而接收者不能。向一个已经关闭的 channel 发送数据会引发恐慌（panic）。

还要注意：信道与文件不同，通常情况下无需关闭。只有在必须告诉接收者不再有值需要发送的时候才有必要关闭，例如终止一个 range 循环。

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 语句使一个 goroutine 可以等待多个通信操作。

select 会一直阻塞直到某个 case 分支可以继续执行，这时会执行该分支。当多个分支都准备好时会随机选择一个执行。

default selcet

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 中的其它分支都没有准备好时，default 分支就会执行。

为了在发送或者接收时不发生阻塞，可使用 default 分支：

select {
case i := <-c:
    // use i
default:
    // receiving from c would block
}

syne.Mutex

package main

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

// SafeCounter is safe to use concurrently.
type SafeCounter struct {
    v   map[string]int
    mux sync.Mutex
}

// Inc increments the counter for the given key.
func (c *SafeCounter) Inc(key string) {
    c.mux.Lock()
    // Lock so only one goroutine at a time can access the map c.v.
    c.v[key]++
    c.mux.Unlock()
}

// Value returns the current value of the counter for the given key.
func (c *SafeCounter) Value(key string) int {
    c.mux.Lock()
    // Lock so only one goroutine at a time can access the map 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"))
}

channel 非常适合在各个 goroutine 间进行通信。

但是如果我们并不需要通信呢？比如说，为了避免冲突，我们只想保证每次只有一个 goroutine 能够访问变量？

这个概念叫做 互斥（mutual exclusion） ，提供这种机制的数据结构通常称为 互斥锁（mutex）。

Go 标准库中提供了 sync.Mutex 互斥及其两个方法：

Lock
Unlock

使用 Lock 和 Unlock 方法包围代码块，可以定义互斥执行的代码块，可以参考示例中的 Inc 方法。

可以用 defer 语句来保证互斥锁一定会被解锁，可以参考示例中的 Value 方法。