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Go 语言入门很简单 -- 11. Go 结构体 #私藏项目实操分享#

简介: Go 语言入门很简单 -- 11. Go 结构体 #私藏项目实操分享#
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与 C 语言类型,Go 也支持结构体类型。

有时你需要保存超过一种类型的数据。

我们学习了切片,它能够保存一组数据。然后学习了映射,它能保存一组键和一组值。这两种数据结构都只能保存一种类型。

有时,你需要一组不同类型的数据,例如人的信息,包括姓名(字符串)、年龄(整型)、身高和体重(浮点型);又如学生记录,混合保存学生名字和成绩(浮点数)。

此时,无法用切片或者映射来保存。但是你可以使用结构体类型 struct 的类型来保存。

本文让我们一起来学习结构体的相关知识吧!

image.png

结构体

结构体(struct,是 structure的简称)是一种能包含各种字段(string、int、float64、bool等类型)的类型。比如,我们可以定义一个”人”的结构体:

type Person struct {
    name string
    age int
    height float64
    weight float64
}

结构类型是由关键字 type结构体的名称、关键字 struct 和一对花括号 {} 定义的。在大括号内,您可以定义一个结构体中的字段(field),字段可以一个或者多个。

就像我们在 var 声明中把变量名放在前面,把变量类型放在后面一样,我们把结构字段名放在前面,把结构字段类型放在后面。每个字段定义在一个单独的行,由字段名称,后面跟着的字段需要保存的值类型组成。

image.png

假设这样一个场景,你在二维(2D)坐标空间中存储一个位置的圆,该圆的原点可以简单用两个变量来存储,如 x 和 y;圆的半径用 r 来存储。

利用结构体可以这样表示一个圆。

type Circle struct {
    x float64
    y float64
    r float64
}

初始化

我们可以通过各种方式创建一个新的 Circle 类型的实例。

var c Circle

与其他数据类型一样,这将创建一个本地 Circle 变量,该变量默认值为零。对于一个结构体,零意味着每个字段都被设置为其相应的零值(int0float0.0string "",指针为nil

还可以使用 new 函数来初始化:

c := new(Circle)

这将为所有字段分配内存,将每个字段设置为零,并返回一个指针。它们的零值,并返回一个指针。 (*Circle)更多的时候我们想给每个字段一个值。

我们可以通过两种方式来实现。像这样。

c := Circle{x: 0, y: 0, r : 5}

image.png

或者,知道字段定义的顺序,不用写字段名:

c := Circle{0, 0, 5}

字段

字段又可叫成员变量,相邻的同类型字段可以声明在一起。

type Person struct {
    name string
    age int
    height, weight float64
}

type Circle struct {
    x, y,r float64
}

可以通过点号运算符 . 操作来访问每一个字段:

fmt.Println(c.x, c.y, c.r)
c.x = 5
c.y = 5

定义一个求圆面积的函数:

func circleArea(c Circle) float64 {
    return math.Pi * c.r * c.r
}

测试例子:

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

type Circle struct {
    x, y, r float64
}

func circleArea(c Circle) float64 {
    return math.Pi * c.r * c.r
}

func main() {
    c := Circle{0, 0, 5}
    fmt.Println("半径为5的圆的面积为:", circleArea(c))
}

运行结果为:

半径为5的圆的面积为: 78.53981633974483

结构体创建

与C#和Java等其他语言不同,Go没有默认的构造函数(用于初始化对象的专门函数)。在Go中,创建函数来创建和初始化结构是习惯性的(意味着它遵循Go代码的编写风格)。这些类型的函数被称为构造函数。

func newCircle(x, y, r float64) *Circle {
    c := Circle{x: x, y: y, r: r}
    return &c
}

newCircle 函数接收三个参数--x、y 和 r,以分配给圆结构中的每个字段,并返回一个指向圆结构的指针(使用 * 表示)。在该函数中,它创建并初始化一个圆结构体,最后,它返回圆结构的地址(使用 & 操作符)。

c2 := newCircle(1, 1, 6)
fmt.Println(c2)  // &{1 1 6}

要打印出点结构中每个字段的值,你可以直接使用字段名,指针将自动被解除引用。

fmt.Println(c2.r)  // 6

结构体复制

newPoint() 函数的结果是一个指向结构的指针。如果将 c2 分配给 c3,那么 c3 也将指向同一个结构体。

c3 := c2
fmt.Println(c3)  // &{1 1 6}

image.png

如果想要独立复制一个 c2, 我们需要使用 * 星号,如下:

c4 := *c2

此时 c4 与 c2 指向不同的结构体:

c4 := *c2
c4.r = 6.66
fmt.Println(c2)  // &{1 1 6}
fmt.Println(c4) // {1 1 6.66}

c4 与 c2 的关键区别在于,c2 是一个指向圆结构体的指针,而 c4 是一个圆类型的变量。

如果此时将 c4 赋值给 c5

c5 := c4

那么 c5 将包含 c4 的一个副本。

结构是一种值类型,因此,当您将一个结构变量分配给另一个结构变量时,将创建并分配一个新的时,会创建并分配一个新的结构副本。

如果想创建一个结构体的引用,比如 c6,那么我们需要使用 & 符号:

c6 := &c5

最终的复制结构如图:

image.png

结构体增加方法

你可以在Go中创建定义在结构类型上的方法。例如,在前面的例子中,你可能想计算圆心与原点的距离。因此,如果你能在一个圆的变量上直接调用一个方法,那将非常有用,就像这样。

c2.length() // length() 计算圆心到坐标原点的距离

一个方法基本上是一个函数,它有一个接收器。例如,假设你有一个名为 length() 的函数,它可以计算出圆心与原点的距离。要使用这个函数,你可以这样调用它: length(c2)

另一方面,方法是一个附属于特定类型的函数。因此,如果 length() 函数被声明为一个方法,它将被这样调用: c2.length()

要在一个结构上实现一个方法,你可以定义一个名为length 的函数和一个接收器,如下面的代码中所示:

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

type Circle struct {
    x, y, r float64
}

func (c Circle) length() float64 {

    return math.Sqrt(c.x*c.x + c.y*c.y)
}

func newCircle(x, y, r float64) *Circle {
    c := Circle{x: x, y: y, r: r}
    return &c
}

func main() {

    c2 := newCircle(3, 4, 6)
    fmt.Println("圆c2的圆心到原点的距离为:", c2.length())
}

结果为:

圆c2的圆心到原点的距离为: 5

指针接收结构体

需要记住的一点是,参数在Go中总是被复制的。如果我们试图修改 circleArea有时,用指针接收器声明一个结构方法是有用的。

假设你想创建一个方法来移动坐标空间中的一个点。在这种情况下,你将修改 x、y 的坐标,因此,有一个指针式的接收器,就像这样。

func (c *Circle) move(deltax, deltay float64) {
    c.x += deltax
    c.y += deltay
}

因为该方法将通过引用接收一个圆结构,你可以直接修改 x、y 字段,而不需要从该方法返回该结构。

我们测试使用一下 move() 函数:

func main() {

    c2 := newCircle(3, 4, 6)
    fmt.Println("圆c2的圆心到原点的距离为:", c2.length())

    c2.move(2, 8)
    fmt.Println("圆c2的圆心到原点的距离为:", c2.length())
}

运行结果为:

圆c2的圆心到原点的距离为: 5
圆c2的圆心到原点的距离为: 13

还可以编写一个计算圆的面积函数:

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

type Circle struct {
    x, y, r float64
}

func circleArea(c *Circle) float64 {
    return math.Pi * c.r * c.r
}

func main() {
    c := Circle{0, 0, 5}
    c.r = 6
    fmt.Println("半径为6的圆的面积为:", circleArea(&c))
}
// 半径为6的圆的面积为: 113.09733552923255

结构体比较

我们可以比较两个结构,看它们是否相等,只要结构中的所有字段都是可比较的。例如,您可以比较以下结构 - c1、c2 和 c3。

func main() {
    c1 := Circle{x: 1, y: 1, r: 3}
    c2 := Circle{x: 1, y: 1, r: 3}
    c3 := Circle{x: 1, y: 2, r: 3}
    fmt.Println("c1 == c2 is", c1 == c2)
    fmt.Println("c3 == c1 is", c3 == c1)
}

结果为:

c1 == c2 is true
c3 == c1 is false

然而,假设现在圆结构包含一个字段(name),它是一个字符串切片。

type Circle struct {
    x, y, r float64
    name []string
}

此时,结构体将无法被比较:

c4 := Circle{x: 1.1, y: 1.3, r: 3, name: []string{"c4"}}
c5 := Circle{x: 1.2, y: 1.3, r: 3, name: []string{"c5"}}
fmt.Println("c4 == c5 is", c4 == c5)

此时将会报错,得到如下提示:

# command-line-arguments
structs\v2\main.go:44:32: invalid operation: c4 == c5 (struct containing []string cannot be compared)

你不能直接比较含有不可比较字段的结构,但是您可以使用 cmp 包(https://pkg.go.dev/github.com/google/go-cmp/cmp)来完成这一工作。此外,cmp 包允许您重写Equal 函数,这样您就可以实现自己的自定义结构比较器。

要安装 cmp 软件包,在终端或命令中使用以下命令。

$ go get github.com/google/go-cmp/cmp

go get: added github.com/google/go-cmp v0.5.6

在使用cmp包时需要注意的一点是,你的结构必须被导出,所以你需要将结构名称和所有字段大写

type Circle struct {
    X    float64
    Y    float64
    R    float64
    Name []string
}

然后我们就可以使用如下代码进行比较了:

package main

import (
    "fmt"
    "github.com/google/go-cmp/cmp"
)

type Circle struct {
    X    float64
    Y    float64
    R    float64
    Name []string
}

func main() {

    c4 := Circle{X: 1.1, Y: 1.3, R: 3, Name: []string{"c4"}}
    c5 := Circle{X: 1.2, Y: 1.3, R: 3, Name: []string{"圆"}}
    c6 := Circle{X: 1.2, Y: 1.3, R: 3, Name: []string{"圆"}}

    fmt.Println("c4 == c5 is", cmp.Equal(c4, c5))
    fmt.Println("c5 == c6 is", cmp.Equal(c5, c6))
}

运行结果:

$ go run main.go
c4 == c5 is false
c5 == c6 is true

自定义 Equal 方法

如果,我们只想比较圆的半径是否相同,相同就认为是同大小的圆,就可以自定义实现 Equal() 方法,如:

package main

import (
    "fmt"

    "github.com/google/go-cmp/cmp"
)

type Circle struct {
    X    float64
    Y    float64
    R    float64
    Name []string
}

func (c1 Circle) Equal(c2 Circle) bool {
    if c1.R == c2.R {
        return true
    }
    return false
}

func main() {

    c4 := Circle{X: 2, Y: 1.3, R: 4, Name: []string{"c4"}}
    c5 := Circle{X: 1.2, Y: 1.3, R: 4, Name: []string{"c5"}}
    c6 := Circle{X: 1.2, Y: 1.3, R: 3, Name: []string{"c6"}}

    fmt.Println("c4 == c5 is", cmp.Equal(c4, c5))
    fmt.Println("c5 == c6 is", cmp.Equal(c5, c6))
}

运行结果:

$ go run main.go
c4 == c5 is true
c5 == c6 is false

总结

好了,到此,结构体已经学完了,让我们总结一下吧:

  • 结构体像一个房屋结构,是一种能包含多种类型的结构,弥补切片、数组和映射的缺点
  • 使用 struct 关键字可以定义一个结构体,使用 type 可以自定义一个类型
  • 可以复制结构体的值,也可以复制结构体的地址
  • 可以给结构体类型增加方法, .length() 方法
  • 对于一些场景,适合用指针接收一个结构体
  • 结构体可以进行比较,还可以利用 cmp 包进行自定义比较方法

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目前就职于外企软件工程师;InfoQ签约作者;51CTO首席体验官;后端开拓者;头发比想法多的研究僧; 混迹于江湖,江湖却没有我的影子 热爱技术,专注于后端全栈,轻易不换岗 拒绝内卷,工作于软件工程师,弹性不加班 热衷分享,执着于阅读写作,佛系不水文
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