帶你學夠浪:Go語言基礎系列 - 10分鐘學方法和介面

檸檬橙1024發表於2020-07-06

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對於一般的語言使用者來說 ,20% 的語言特性就能夠滿足 80% 的使用需求,剩下在使用中掌握。基於這一理論,Go 基礎系列的文章不會刻意追求面面俱到,但該有知識點都會覆蓋,目的是帶你快跑趕上 Golang 這趟新車。

最近工作上和生活上的事情都很多,這篇文章計劃是週末發的,但是週末太忙時間不夠,同時為了保證文章質量,反覆修改到現在才算完成。

有時候還是很想回到學校,一心只用讀書睡覺打遊戲的日子,成年人的世界總是被各種中斷。不過,不用擔心 lemon 能處理好,答應大家要寫完的 Go 基礎系列可能會遲到,但不會缺席。

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今天我們來繼續學習,Go 中的物件導向程式設計思想,包括 方法 和 介面 兩大部分學習內容。

通過學習本文,你將瞭解:

  • Go 的方法定義
  • 方法和函式的區別
  • 方法傳值和傳指標差異
  • 什麼是介面型別
  • 如何判斷介面底層值型別
  • 什麼是空介面
  • nil 介面 和nil 底層值

如果你使用 C++ 或 Java 這類物件導向的語言,肯定知道類 class 和方法 method 的概念,Golang 中沒有class關鍵字,但有上節介紹的 struct 結構體提供類似功能,配合方法和介面的支援,完成物件導向的程式設計完全沒有問題,下面我們就來學習下方法和介面。

方法

定義

方法就是一類帶特殊的接收者引數的函式 ,這些特殊的引數可以是結構體也可以是結構體指標,但不能是內建型別。

為了便於說明,先來定義一個結構體 Person 包含nameage 屬性。

type Person struct {
	name string
	age  int
}

下面給 Person 定義兩個方法,分別用於獲取nameage ,重點看下程式碼中方法的定義語法。

func (p Person) GetName() string {
	return p.name + "'s age is"
}

func (p Person) GetAge() int {
	return p.age
}

和函式定義的區別

看了上面的方法定義是不是覺得和函式定義有點類似,還記得函式的定義嗎?為了喚起你的記憶,下面分別定義兩個相同功能的函式,大家可以對比一下。

func GetNameF(p Person) string {
	return p.name + "'s age is"
}

func GetNameF(p Person) int {
	return p.age
}

除了定義上的區別,還有呼叫上的區別。下面示例程式碼演示了兩種呼叫方式的不同,在fmt.Println 中前面 2 個是正常函式呼叫,後面 2 個是方法呼叫,就是用點號. 和括號() 的區別。

p := Person{"lemon", 18}
fmt.Println(GetNameF(p), GetNameF(p), p.GetName(), p.GetAge()) 
//輸出 lemon's age is 18 lemon's age is 18

修改接收者的值

上面我演示的方法 GetNameGetAge 的接收者是Person值,這種值傳遞方式是沒辦法修改接收者內部狀態的,比如你沒法通過方法呼叫修改 Person nameage

假設有個需求要修改使用者年齡,我們像下面這樣定義方法 ageWriteable ,呼叫該方法之後 pname 屬性並不會變化。

func (p *Person) ageWriteable() int {
	p.age += 10
	return p.age
}

那要怎麼才能實現對 p 的修改呢? 沒錯用 *Person 指標型別即可實現修改。類比 C++ 中用指標或引用來理解。

func (p *Person) ageWriteable() int {
	p.age += 10
	return p.age
}

隱式值與指標轉換

Golang 非常的聰明,為了不讓你麻煩,它能自動識別方法的實際接收者型別(指標或值),並默默的幫你做轉換,以便「方法」能正確的工作。

還是用我們上面定義的方法舉例,先來看以「值」作為接收者的方法呼叫。方便閱讀,我把前面的定義再寫一遍。

func (p Person) GetName() string {
	return p.name + "'s age is"
}

對於這個定義的方法,按下面的呼叫方式 p pp 都能呼叫 GetName 方法。

怎麼做到的呢?原來 pp 在呼叫方法時 Go 默默的做了隱式的轉換,其實是按照 (*pp).GetName*() 去呼叫方法,怎麼實現轉換的這點我們不用關心,先用起來就可以。

	p := Person{"lemon", 18}
	pp := &Person{"lemon", 18}
	fmt.Println(p.GetName(), pp.GetName()) // p 和 pp都能呼叫 GetName 方法

同理,對接收者是指標的方法,也可以按給它傳遞值的方式來呼叫,這裡不再贅述。

對方法的說明,就簡單介紹到這裡,更多細節不去深究,留給大家在使用中學習。

介面

介面我想不到準確的描述語句來說明他,通俗來講介面型別就是一類預先約定好的方法宣告集合。

介面定義就是把一系列可能實現的方法先宣告出來,後面只要哪個型別完全實現了某個介面宣告的方法,就可用這個「介面變數」來儲存這些方法的值,其實是抽象設計的概念。

可以類比 C++ 中的純虛擬函式。

定義

為了說明介面如何定義,我們要做一些準備工作。

  1. 先來定義兩個型別,代表男人女人,他們都有屬性 nameage
type man struct {
	name string
	age  int
}

type woman struct {
	name string
	age  int
}
  1. 再來分別定義兩個型別的方法,getNamegetAge 用於獲取各自的姓名和年齡。
func (m *man) getName() string {
	return m.name
}

func (m *woman) getName() string {
	return m.name
}

func (m *man) getAge() int {
	return m.age
}

func (m *woman) getAge() int {
	return m.age
}

好了, 下面我們的主角「介面」登場, 我們來實現一個通用的 humanIf 介面型別,這個介面包含了 getName() 方法宣告,注意介面包含的這個方法的宣告樣式,和前面我們定義的 manwomengetName 方法一致。同理 getAge()樣式也一致。

type humanIf interface {
    getName() string
    getAge() int
}

現在可以使用這個介面了!不管男人女人反正都是人,是人就可以用我的 humanIf 介面獲取姓名。

var m humanIf = &man{"lemon", 18}
var w humanIf = &woman{"hanmeimei", 19}
fmt.Println(m.getName(), w.getName()) 

介面型別

當給定一個介面值,我們如何知道他代表的底層值的具體型別呢?還是上面的例子,我們拿到了 humanIf 型別的變數 m w, 怎麼才能知道它們到底是 man 還是 women 型別呢?

有兩種方法可以確定變數 m w 的底層值型別。

  • 型別斷言

斷言如果不是預期的型別,就會丟擲 panic 異常,程式終止。

如果斷言是符合預期的型別,會把呼叫者實際的底層值返回。

v0 := w.(man) // w儲存的不是 man 型別,程式終止

v1 := m.(man) // m儲存的符合 man 型別,v1被賦值 m 的底層值 

v, right := a.(man)  // 兩個返回值,第一個是值,第二代表是否斷言正確的布林值
fmt.Println(v, right)
  • 型別選擇

相比型別斷言直接粗暴的讓程式終止,「型別選擇」語法更加的溫和,即使型別不符合也不會讓程式掛掉。

下面示例,v3 獲得 w 的底層型別,在後面 case 通過型別比較列印出匹配的型別。注意:type 也是關鍵字。

	
	switch v3 := w.(type) {
	case man:
		fmt.Println("it is type:man", v3)
	case women:
		fmt.Println("it is type:women", v3)
	default:
		fmt.Printf("unknow type:%T value:%v", v3, v3)
	}

空介面

空介面 interface{} 代表包含了 0 個方法的介面,試想一下每個型別都至少實現了零個方法,所以任何型別都可以給空介面型別賦值。

下面示例,用 man 值給空介面賦值。

  type nilIf interface{}
  var ap nilIf = &man{"lemon", 18}

  //等價定義
  var ap interface{} = &man{"lemon", 18} //等價於上面一句

空介面可以接收任何型別的值,包括指標、值甚至是nil 值。

  // 接收指標
  var ap nilIf = &man{"lemon", 18}
  fmt.Println("interface", ap)
  // 接收值
  var a nilIf = man{"lemon", 18}
  fmt.Println("interface", a)
  // 接收nil值
  var b nilIf
  fmt.Println("interface", b)

處理nil介面呼叫

nil底層值不會引發異常

對 C 或 C++ 程式設計師來說空指標是噩夢,如果對空指標做操作,結果是不可預知的,很大概率會導致程式崩潰,程式莫名其妙掛掉,想想就令人頭禿。
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Golang 中處理空指標這種情況要優雅的多,允許用空底層值呼叫介面,但是要修改方法定義,正確處理 nil 值避免程式崩潰。

func (m *man) getName() string {
	if m == nil {
		return "nil"
	}

	return m.name
}

下面演示了使用處理了 nil 值的方法,雖然 nilMan 是空指標,但仍然可以呼叫 getName 方法。

	var nilMan *man // 定義了一個空指標 nilMan
	var w humanIf = nilMan
	fmt.Println(w.getName())

nil介面引發程式異常

但是,如果介面本身是 nil 去呼叫方法,仍然會引發異常。

	manIf = nil
	fmt.Println("interface", manIf.getName())

總結

本節學習的介面和方法是 Golang 對物件導向程式設計的支援,可以看到實現的非常簡潔,並沒常用的面嚮物件語言那麼複雜的語法和關鍵字,簡單不代表不夠好,實際上也基本夠用,一句話概括就是簡潔並不簡單。

感謝各位的閱讀,文章的目的是分享對知識的理解,技術類文章我都會反覆求證以求最大程度保證準確性,若文中出現明顯紕漏也歡迎指出,我們一起在探討中學習。

今天的技術分享就到這裡,我們下期再見。


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