Go 语言：如何利用好 TDD 学习指针并了解 Golang 中的 error 处理

我们在上一节中学习了结构体（structs），Go语言：利用 TDD 驱动开发测试 学习结构体、方法和接口

它可以组合与一个概念相关的一系列值。

你有时可能想用结构体来管理状态，通过将方法暴露给用户的方式，让他们在你可控的范围内修改状态。

金融科技行业都喜欢 Go 和比特币吧？那就来看看我们能创造出多么惊人的银行系统。

首先声明一个 Wallet（钱包）结构体，我们可以利用它存放 Bitcoin（比特币）

首先写测试

func TestWallet(t *testing.T) {

    wallet := Wallet{}

    wallet.Deposit(10)

    got := wallet.Balance()
    want := 10

    if got != want {
        t.Errorf("got %d want %d", got, want)
    }
}

在前面的示例中，我们直接使用字段名称访问字段，但是在 非常强调安全性的钱包 中，我们不想暴露自己的内部状态，而是通过方法来控制访问的权限。

尝试运行测试

./wallet_test.go:7:12: undefined: Wallet

为测试的运行编写最少量的代码并检查失败测试的输出

编译器不知道 Wallet 是什么，所以让我们告诉它。

type Wallet struct { }

现在我们已经生成了自己的钱包，尝试再次运行测试

./wallet_test.go:9:8: wallet.Deposit undefined (type Wallet has no field or method Deposit)
./wallet_test.go:11:15: wallet.Balance undefined (type Wallet has no field or method Balance)

正如所料，我们需要定义这些方法以使测试通过。

 请记住，只做足够让测试运行的事情。我们需要确保测试失败时，显示清晰的错误信息。

func (w Wallet) Deposit(amount int) {

}

func (w Wallet) Balance() int {
    return 0
}

测试现在应该编译通过了，然后运行

wallet_test.go:15: got 0 want 10

编写足够的代码使其通过

结构中需要一些 balance（余额）变量来存储状态

type Wallet struct {
    balance int
}

在 Go 中，如果一个符号（例如变量、类型、函数等）是以小写符号开头，那么它在 定义它的包之外 就是私有的。

在我们的例子中，我们只想让自己的方法修改这个值，而其他的不可以。

记住，我们可以使用「receiver」变量访问结构体内部的 balance

func (w Wallet) Deposit(amount int) {
    w.balance += amount
}

func (w Wallet) Balance() int {
    return w.balance
}

现在我们的事业在金融科技的保护下，将会运行并轻松的通过测试

wallet_test.go:15: got 0 want 10

为什么报错了？

这让人很困惑，我们的代码看上去没问题，我们在余额中添加了新的金额，然后余额的方法应该返回它当前的状态值。

在 Go 中，当调用一个函数或方法时，参数会被复制。

当调用 func (w Wallet) Deposit(amount int) 时，w 是来自我们调用方法的副本。

不需要太过计算机化，当你创建一个值，例如一个 wallet，它就会被存储在内存的某处。你可以用 &myval 找到那块内存的地址。

通过在代码中添加一些 prints 来试验一下

func TestWallet(t *testing.T) {

    wallet := Wallet{}

    wallet.Deposit(10)

    got := wallet.Balance()

    fmt.Println("address of balance in test is", &wallet.balance)

    want := 10

    if got != want {
        t.Errorf("got %d want %d", got, want)
    }
}

func (w Wallet) Deposit(amount int) {
fmt.Println("address of balance in Deposit is", &w.balance)
w.balance += amount
}

现在重新运行测试

address of balance in Deposit is 0xc420012268

 

address of balance in test is 0xc420012260

可以看出两个 balance 的地址是不同的。

因此，当我们在代码中更改 balance 的值时，我们处理的是来自测试的副本。因此，balance 在测试中没有被改变。

我们可以用 指针 来解决这个问题。指针让我们 指向 某个值，然后修改它。

所以，我们不是拿钱包的副本，而是拿一个指向钱包的指针，这样我们就可以改变它

func (w *Wallet) Deposit(amount int) {
    w.balance += amount
}

func (w *Wallet) Balance() int {
    return w.balance
}

不同之处在于，接收者类型是 *Wallet 而不是 Wallet，你可以将其解读为「指向 wallet 的指针」。

 尝试重新运行测试，它们应该可以通过了。

重构

我们曾说过我们正在制做一个比特币钱包，但到目前为止我们还没有提到它们。我们一直在使用 int，因为当用来计数时它是不错的类型！

为此创建一个结构体似乎有点过头了。就 int 的表现来说已经很好了，但问题是它不具有描述性。

Go 允许从现有的类型创建新的类型。

语法是 type MyName OriginalType

type Bitcoin int

type Wallet struct {
    balance Bitcoin
}

func (w *Wallet) Deposit(amount Bitcoin) {
    w.balance += amount
}

func (w *Wallet) Balance() Bitcoin {
    return w.balance
}

func TestWallet(t *testing.T) {

    wallet := Wallet{}

    wallet.Deposit(Bitcoin(10))

    got := wallet.Balance()

    want := Bitcoin(10)

    if got != want {
        t.Errorf("got %d want %d", got, want)
    }
}

要生成 Bitcoin（比特币），你只需要用 Bitcoin(999) 的语法就可以了。

类型别名有一个有趣的特性，你还可以对它们声明 方法。当你希望在现有类型之上添加一些领域内特定的功能时，这将非常有用。

type Stringer interface {
    String() string
}

这个接口是在 fmt 包中定义的。当使用 %s 打印格式化的字符串时，你可以定义此类型的打印方式。

func (b Bitcoin) String() string {
    return fmt.Sprintf("%d BTC", b)
}

如你所见，在类型别名上创建方法的语法与结构上的语法相同。

接下来，我们需要更新测试中的格式化字符串，以便它们将使用 String() 方法。

    if got != want {
        t.Errorf("got %s want %s", got, want)
    }

为了看到这一点，故意令测试失败我们就能看到

wallet_test.go:18: got 10 BTC want 20 BTC

这使得我们的测试更加清晰。

下一个需求是 Withdraw（提取）函数。

先写测试

几乎跟 Deposit() 相反

func TestWallet(t *testing.T) {

    t.Run("Deposit", func(t *testing.T) {
        wallet := Wallet{}

        wallet.Deposit(Bitcoin(10))

        got := wallet.Balance()

        want := Bitcoin(10)

        if got != want {
            t.Errorf("got %s want %s", got, want)
        }
    })

    t.Run("Withdraw", func(t *testing.T) {
        wallet := Wallet{balance: Bitcoin(20)}

        wallet.Withdraw(10)

        got := wallet.Balance()

        want := Bitcoin(10)

        if got != want {
            t.Errorf("got %s want %s", got, want)
        }
    })

}

尝试运行测试

./wallet_test.go:26:9: wallet.Withdraw undefined (type Wallet has no field or method Withdraw)

为测试的运行编写最少量的代码并检查失败测试的输出

func (w *Wallet) Withdraw(amount Bitcoin) {

}

wallet_test.go:33: got 20 BTC want 10 BTC

编写足够的代码使其通过

func (w *Wallet) Withdraw(amount Bitcoin) {
    w.balance -= amount
}

重构

func TestWallet(t *testing.T) {

    assertBalance := func(t *testing.T, wallet Wallet, want Bitcoin) {
        got := wallet.Balance()

        if got != want {
            t.Errorf("got %s want %s", got, want)
        }
    }

    t.Run("Deposit", func(t *testing.T) {
        wallet := Wallet{}
        wallet.Deposit(Bitcoin(10))
        assertBalance(t, wallet, Bitcoin(10))
    })

    t.Run("Withdraw", func(t *testing.T) {
        wallet := Wallet{balance: Bitcoin(20)}
        wallet.Withdraw(Bitcoin(10))
        assertBalance(t, wallet, Bitcoin(10))
    })

}

如果你试图从账户中取出更多的钱，会发生什么？目前，我们的要求是假定没有透支设备。

我们如何在使用 Withdraw 时标记出现的问题呢？

在 Go 中，如果你想指出一个错误，通常你的函数要返回一个 err，以便调用者检查并执行相应操作。

让我们在测试中试试。

先写测试

t.Run("Withdraw insufficient funds", func(t *testing.T) {
    startingBalance := Bitcoin(20)
    wallet := Wallet{startingBalance}
    err := wallet.Withdraw(Bitcoin(100))

    assertBalance(t, wallet, startingBalance)

    if err == nil {
        t.Error("wanted an error but didn't get one")
    }
})

如果 你尝试取出超过你余额的比特币，我们想让 Withdraw 返回一个错误，而余额应该保持不变。

然后，如果测试失败，我们检查错误是否为 nil

nil 是其他编程语言的 null。错误可以是 nil，因为返回类型是 error，这是一个接口。

如果你看到一个函数，它接受参数或返回值的类型是接口，它们就可以是 nil。

如果你尝试访问一个值为 nil 的值，它将会引发 运行时的 panic。这很糟糕！你应该确保你检查了 nil 的值。

尝试运行测试

./wallet_test.go:31:25: wallet.Withdraw(Bitcoin(100)) used as value

错误信息可能不太清楚，但我们之前对于 Withdraw 的意图只是调用它，它永远不会返回一个值。

为了使它编译通过，我们需要更改它，以便它有一个返回类型。

为测试的运行编写最少量的代码并检查失败测试的输出

func (w *Wallet) Withdraw(amount Bitcoin) error {
    w.balance -= amount
    return nil
}

再次强调，编写足够的代码来满足编译器的要求是非常重要的。

我们纠正了自己的 Withdraw 方法返回 error，现在我们必须返回 一些东西，所以我们就返回 nil 好了。

编写足够的代码使其通过

func (w *Wallet) Withdraw(amount Bitcoin) error {

    if amount > w.balance {
        return errors.New("oh no")
    }

    w.balance -= amount
    return nil
}

记住要将 errors 导入到代码中。

errors.New 创建了一个新的 error，并带有你选择的消息。

重构

让我们为错误检查做一个快速测试的助手方法，以帮助我们的测试读起来更清晰。

assertError := func(t *testing.T, err error) {
    if err == nil {
        t.Error("wanted an error but didnt get one")
    }
}

并且在我们的测试中

t.Run("Withdraw insufficient funds", func(t *testing.T) {
    wallet := Wallet{Bitcoin(20)}
    err := wallet.Withdraw(Bitcoin(100))

    assertBalance(t, wallet, Bitcoin(20))
    assertError(t, err)
})

希望在返回「oh no」的错误时，你会认为我们可能会迭代这个问题，因为它作为返回值看起来没什么用。

假设错误最终会返回给用户，让我们更新测试以断言某种错误消息，而不只是让错误存在。

先写测试

更新一个 string 的助手方法来比较。

assertError := func(t *testing.T, got error, want string) {
    if got == nil {
        t.Fatal("didn't get an error but wanted one")
    }

    if got.Error() != want {
        t.Errorf("got '%s', want '%s'", got, want)
    }
}

同时再更新调用者

t.Run("Withdraw insufficient funds", func(t *testing.T) {
    startingBalance := Bitcoin(20)
    wallet := Wallet{startingBalance}
    err := wallet.Withdraw(Bitcoin(100))

    assertBalance(t, wallet, startingBalance)
    assertError(t, err, "cannot withdraw, insufficient funds")
})

我们已经介绍了 t.Fatal。如果它被调用，它将停止测试。这是因为我们不希望对返回的错误进行更多断言。

如果没有这个，测试将继续进行下一步，并且因为一个空指针而引起 panic

尝试运行测试

wallet_test.go:61: got err 'oh no' want 'cannot withdraw, insufficient funds'

编写足够的代码使其通过

func (w *Wallet) Withdraw(amount Bitcoin) error {

    if amount > w.balance {
        return errors.New("cannot withdraw, insufficient funds")
    }

    w.balance -= amount
    return nil
}

重构

我们在测试代码和 Withdraw 代码中都有重复的错误消息

如果有人想要重新定义这个错误，那么测试就会失败，这将是非常恼人的，而对于我们的测试来说，这里有太多的细节了。

我们并不关心具体的措辞是什么，只是在给定条件的情况下返回一些有意义的错误。

在 Go 中，错误是值，因此我们可以将其重构为一个变量，并为其提供一个单一的事实来源。

var InsufficientFundsError = errors.New("cannot withdraw, insufficient funds")

func (w *Wallet) Withdraw(amount Bitcoin) error {

    if amount > w.balance {
        return InsufficientFundsError
    }

    w.balance -= amount
    return nil
}

var 关键字允许我们定义包的全局值。

这是一个积极的变化，因为现在我们的 Withdraw 函数看起来很清晰。

 接下来，我们可以重构我们的测试代码来使用这个值而不是特定的字符串。

func TestWallet(t *testing.T) {

    t.Run("Deposit", func(t *testing.T) {
        wallet := Wallet{}
        wallet.Deposit(Bitcoin(10))
        assertBalance(t, wallet, Bitcoin(10))
    })

    t.Run("Withdraw with funds", func(t *testing.T) {
        wallet := Wallet{Bitcoin(20)}
        wallet.Withdraw(Bitcoin(10))
        assertBalance(t, wallet, Bitcoin(10))
    })

    t.Run("Withdraw insufficient funds", func(t *testing.T) {
        wallet := Wallet{Bitcoin(20)}
        err := wallet.Withdraw(Bitcoin(100))

        assertBalance(t, wallet, Bitcoin(20))
        assertError(t, err, InsufficientFundsError)
    })
}

func assertBalance(t *testing.T, wallet Wallet, want Bitcoin) {
    got := wallet.Balance()

    if got != want {
        t.Errorf("got '%s' want '%s'", got, want)
    }
}

func assertError(t *testing.T, got error, want error) {
    if got == nil {
        t.Fatal("didn't get an error but wanted one")
    }

    if got != want {
        t.Errorf("got '%s', want '%s'", got, want)
    }
}

现在这个测试也更容易理解了。

我已经将助手函数从主测试函数中移出，这样当某人打开一个文件时，他们就可以开始读取我们的断言，而不是一些助手函数。

测试的另一个有用的特性是，它帮助我们理解代码的真实用途，从而使我们的代码更具交互性。

我们可以看到，开发人员可以简单地调用我们的代码，并对 InsufficientFundsError 进行相等的检查，并采取相应的操作

 

未经检查的错误

虽然 Go 编译器对你有很大帮助，但有时你仍然会忽略一些事情，错误处理有时会很棘手。

有一种情况我们还没有测试过。要找到它，在一个终端中运行以下命令来安装 errcheck，这是许多可用的 linters（代码检测工具）之一。

go get -u github.com/kisielk/errcheck

然后，在你的代码目录中运行 errcheck .

你应该会得到如下类似的内容：

wallet_test.go:17:18: wallet.Withdraw(Bitcoin(10))

这告诉我们的是，我们没有检查在代码行中返回的错误。

我的计算机上的这行代码与我们的正常 withdraw 的场景相对应，因为我们没有检查 Withdraw 是否成功，因此没有返回错误

最终的测试代码

func TestWallet(t *testing.T) {

    t.Run("Deposit", func(t *testing.T) {
        wallet := Wallet{}
        wallet.Deposit(Bitcoin(10))

        assertBalance(t, wallet, Bitcoin(10))
    })

    t.Run("Withdraw with funds", func(t *testing.T) {
        wallet := Wallet{Bitcoin(20)}
        err := wallet.Withdraw(Bitcoin(10))

        assertBalance(t, wallet, Bitcoin(10))
        assertNoError(t, err)
    })

    t.Run("Withdraw insufficient funds", func(t *testing.T) {
        wallet := Wallet{Bitcoin(20)}
        err := wallet.Withdraw(Bitcoin(100))

        assertBalance(t, wallet, Bitcoin(20))
        assertError(t, err, InsufficientFundsError)
    })
}

func assertBalance(t *testing.T, wallet Wallet, want Bitcoin) {
    got := wallet.Balance()

    if got != want {
        t.Errorf("got %s want %s", got, want)
    }
}

func assertNoError(t *testing.T, got error) {
    if got != nil {
        t.Fatal("got an error but didnt want one")
    }
}

func assertError(t *testing.T, got error, want error) {
    if got == nil {
        t.Fatal("didn't get an error but wanted one")
    }

    if got != want {
        t.Errorf("got %s, want %s", got, want)
    }
}

总结

指针

• 当你传值给函数或方法时，Go 会复制这些值。因此，如果你写的函数需要更改状态，你就需要用指针指向你想要更改的值

• Go 取值的副本在大多数时候是有效的，但是有时候你不希望你的系统只使用副本，在这种情况下你需要传递一个引用。例如，非常庞大的数据或者你只想有一个实例（比如数据库连接池）

nil

•  指针可以是 nil

•  当函数返回一个的指针，你需要确保检查过它是否为 nil，否则你可能会抛出一个执行异常，编译器在这里不能帮到你

错误

• 错误是在调用函数或方法时表示失败的

• 通过测试我们得出结论，在错误中检查字符串会导致测试不稳定。因此，我们用一个有意义的值重构了，这样就更容易测试代码，同时对于我们 API 的用户来说也更简单。

•  错误处理的故事远远还没有结束，你可以做更复杂的事情，这里只是抛砖引玉。后面的部分将介绍更多的策略。

• 不要只是检查错误，要优雅地处理它们

从现有的类型中创建新的类型。

•  用于为值添加更多的领域内特定的含义

• 可以让你实现接口

指针和错误是 Go 开发中重要的组成部分，你需要适应这些。幸运的是，如果你做错了，编译器通常会帮你解决问题，你只需要花点时间读一下错误信息。