数据结构和算法(Golang实现)(2)简单入门Golang-包、变量和函数

包、变量和函数

一、举个例子

现在我们来建立一个完整的程序main.go：

// Golang程序入口的包名必须为 main
package main // import "golang"

// 导入其他地方的包，包通过 go mod 机制寻找
import (
    "fmt"
    "golang/diy"
)

// init函数在main函数之前执行
func init() {
    // 声明并初始化三个值
    var i, j, k = 1, 2, 3
    // 使用格式化包打印
    fmt.Println("init hello world")
    fmt.Println(i, j, k)
}

// 函数，两个数相加
func sum(a, b int64) int64 {
    return a + b
}

// 程序入口必须为 main 函数
func main() {
    // 未使用的变量，不允许声明
    //cannot := 6

    fmt.Println("hello world")

    // 定义基本数据类型
    p := true                             // bool
    a := 3                                // int
    b := 6.0                              // float64
    c := "hi"                             // string
    d := [3]string{"1", "2", "3"}         // array，基本不用到
    e := []int64{1, 2, 3}                 // slice
    f := map[string]int64{"a": 3, "b": 4} // map
    fmt.Printf("type:%T:%v\n", p, p)
    fmt.Printf("type:%T:%v\n", a, a)
    fmt.Printf("type:%T:%v\n", b, b)
    fmt.Printf("type:%T:%v\n", c, c)
    fmt.Printf("type:%T:%v\n", d, d)
    fmt.Printf("type:%T:%v\n", e, e)
    fmt.Printf("type:%T:%v\n", f, f)

    // 切片放值
    e[0] = 9
    // 切片增加值
    e = append(e, 3)

    // 增加map键值
    f["f"] = 5

    // 查找map键值
    v, ok := f["f"]
    fmt.Println(v, ok)
    v, ok = f["ff"]
    fmt.Println(v, ok)

    // 判断语句
    if a > 0 {
        fmt.Println("a>0")
    } else {
        fmt.Println("a<=0")
    }

    // 死循环语句
    a = 0
    for {
        if a >= 10 {
            fmt.Println("out")
            // 退出循环
            break
        }

        a = a + 1
        if a > 5 {
            continue
        } else {
            fmt.Println(a)
        }

    }

    // 循环语句
    for i := 9; i <= 10; i++ {
        fmt.Printf("i=%d\n", i)
    }

    // 循环切片
    for k, v := range e {
        fmt.Println(k, v)
    }

    // 循环map
    for k, v := range f {
        fmt.Println(k, v)
    }

    // 定义 int64 变量
    var h, i int64 = 4, 6

    // 使用函数
    sum := sum(h, i)
    fmt.Printf("sum(h+i),h=%v,i=%v,%v\n", h, i, sum)

    // 新建结构体，值
    g := diy.Diy{
        A: 2,
        //b: 4.0, // 小写成员不能导出
    }

    // 打印类型，值
    fmt.Printf("type:%T:%v\n", g, g)

    // 小写方法不能导出
    //g.set(1,1)
    g.Set(1, 1)
    fmt.Printf("type:%T:%v\n", g, g) // 结构体值变化

    g.Set2(3, 3)
    fmt.Printf("type:%T:%v\n", g, g) // 结构体值未变化

    // 新建结构体，引用
    k := &diy.Diy{
        A: 2,
    }
    fmt.Printf("type:%T:%v\n", k, k)
    k.Set(1, 1)
    fmt.Printf("type:%T:%v\n", k, k) // 结构体值变化
    k.Set2(3, 3)
    fmt.Printf("type:%T:%v\n", k, k) // 结构体值未变化

    // 新建结构体，引用
    m := new(diy.Diy)
    m.A = 2
    fmt.Printf("type:%T:%v\n", m, m)

    s := make([]int64, 5)
    s1 := make([]int64, 0, 5)
    m1 := make(map[string]int64, 5)
    m2 := make(map[string]int64)
    fmt.Printf("%#v,cap:%#v,len:%#v\n", s, cap(s), len(s))
    fmt.Printf("%#v,cap:%#v,len:%#v\n", s1, cap(s1), len(s1))
    fmt.Printf("%#v,len:%#v\n", m1, len(m1))
    fmt.Printf("%#v,len:%#v\n", m2, len(m2))

    var ll []int64
    fmt.Printf("%#v\n", ll)
    ll = append(ll, 1)
    fmt.Printf("%#v\n", ll)
    ll = append(ll, 2, 3, 4, 5, 6)
    fmt.Printf("%#v\n", ll)
    ll = append(ll, []int64{7, 8, 9}...)
    fmt.Printf("%#v\n", ll)

    fmt.Println(ll[0:2])
    fmt.Println(ll[:2])
    fmt.Println(ll[0:])
    fmt.Println(ll[:])
}

在相同目录下新建diy文件夹，文件下新建一个diy.go文件（名字任取）：

// 包名
package diy

// 结构体
type Diy struct {
    A int64   // 大写导出成员
    b float64 // 小写不可以导出
}

// 引用结构体的方法，引用传递，会改变原有结构体的值
func (diy *Diy) Set(a int64, b float64) {
    diy.A = a
    diy.b = b
    return
}

// 值结构体的方法，值传递，不会改变原有结构体的值
func (diy Diy) Set2(a int64, b float64) {
    diy.A = a
    diy.b = b
    return
}

// 小写方法，不能导出
func (diy Diy) set(a int64, b float64) {
    diy.A = a
    diy.b = b
    return
}

// 小写函数，不能导出，只能在同一包下使用
func sum(a, b int64) int64 {
    return a + b
}

进入文件所在目录，打开命令行终端，执行：

go mod init
go run main.go

会显示一些打印结果：

init hello world
1 2 3
hello world
type:bool:true
type:int:3
type:float64:6
type:string:hi
type:[3]string:[1 2 3]
type:[]int64:[1 2 3]
type:map[string]int64:map[a:3 b:4]
5 true
0 false
a>0
1
2
3
4
5
out
i=9
i=10
0 9
1 2
2 3
3 3
a 3
b 4
f 5
sum(h+i),h=4,i=6,10
type:diy.Diy:{2 0}
type:diy.Diy:{1 1}
type:diy.Diy:{1 1}
type:*diy.Diy:&{2 0}
type:*diy.Diy:&{1 1}
type:*diy.Diy:&{1 1}
type:*diy.Diy:&{2 0}
[]int64{0, 0, 0, 0, 0},cap:5,len:5
[]int64{},cap:5,len:0
map[string]int64{},len:0
map[string]int64{},len:0
[]int64(nil)
[]int64{1}
[]int64{1, 2, 3, 4, 5, 6}
[]int64{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
[1 2]
[1 2]
[1 2 3 4 5 6 7 8 9]
[1 2 3 4 5 6 7 8 9]

我们看到Golang语言只有小括号和大括号，不需要使用逗号来分隔代码，只有一种循环for。

接下来我们会分析这个例子。

二、工程管理：包机制

每一个大型的软件工程项目，都需要进行工程管理。工程管理的一个环节就是代码层次的管理。

包，也称为库，如代码的一个包，代码的一个库，英文：Library或者Package。比如，我们常常听到某程序员说：嘿，X哥，我知道Github上有一个更好用的数据加密库，几千颗星呢。

在高级编程语言层次，也就是代码本身，各种语言发明了包（package）机制来更好的管理代码，将代码按功能分类归属于不同的包。

Golang语言目前的包管理新机制叫go mod。

我们的项目结构是：

├── diy
│   └── diy.go
└── main.go

每一个*.go源码文件，必须属于一个包，假设包名叫diy，在代码最顶端必须有package diy，在此之前不能有其他代码片段，如diy/diy.go文件中：

// 包名
package diy

// 结构体
type Diy struct {
    A int64   // 大写导出成员
    b float64 // 小写不可以导出
}

作为执行入口的源码，则强制包名必须为main，入口函数为func main()，如main.go文件中：

// Golang程序入口的包名必须为 main
package main // import "golang"

// 导入其他地方的包，包通过 go mod 机制寻找
import (
    "fmt"
    "golang/diy"
)

在入口文件main.go文件夹下执行以下命令：

go mod int

该命令会解析main.go文件的第一行package main // import "golang"，注意注释//后面的import "golang"，会生成go.mod文件：

module golang

go 1.13

Golang编译器会将这个项目认为是包golang，这是整个项目最上层的包，而底下的文件夹diy作为package diy，包名全路径就是golang/diy。

接着，main.go为了导入包，使用import ()：

// 导入其他地方的包，包通过 go mod 机制寻找
import (
    "fmt"
    "golang/diy"
)

可以看到导入了官方的包fmt和我们自已定义的包golang/diy，官方的包会自动寻找到，不需要任何额外处理，而自己的包会在当前项目往下找。

在包golang/diy中，我们定义了一个结构体和函数：

// 结构体
type Diy struct {
    A int64   // 大写导出成员
    b float64 // 小写不可以导出
}

// 小写函数，不能导出，只能在同一包下使用
func sum(a, b int64) int64 {
    return a + b
}

对于包中小写的函数或者结构体中小写的字段，不能导出，其他包不能使用它，Golang用它实现了私有或公有控制，毕竟有些包的内容我们不想在其他包中被使用，类似Java的private关键字。

结构体和函数会在后面的章节介绍，现在只需知道只有大写字母开头的结构体或函数，才能在其他包被人引用。

最后，Golang的程序入口统一在包main中的main函数，执行程序时是从这里开始的：

package main
import "fmt"

// init函数在main函数之前执行
func init() {
    // 声明并初始化三个值
    var i, j, k = 1, 2, 3
    // 使用格式化包打印
    fmt.Println("init hello world")
    fmt.Println(i, j, k)
}

// 程序入口必须为 main 函数
func main() {
}

有个必须注意的事情是函数init()会在每个包被导入之前执行，如果导入了多个包，那么会根据包导入的顺序先后执行init()，再回到执行函数main()。

三、变量

Golang语言可以先声明变量，再赋值，也可以直接创建一个带值的变量。如：

// 声明并初始化三个值
var i, j, k = 1, 2, 3

// 声明后再赋值
var i int64
i = 3

// 直接赋值，创建一个新的变量
j := 5

可以看到var i int64，数据类型是在变量的后面而不是前面，这是Golang语言与其他语言最大的区别之一。

同时，作为一门静态语言，Golang在编译前还会检查哪些变量和包未被引用，强制禁止游离的变量和包，从而避免某些人类低级错误。如：

package main

func main(){
    a := 2
}

如果执行将会报错：

go run main.go

./main.go:26:2: cannot declared and not used

提示声明变量未使用，这是Golang语言与其他语言最大的区别之一。

变量定义后，如果没有赋值，那么存在默认值。我们也可以定义常量，只需加关键字const，如：

    const s  = 2

常量一旦定义就不能修改。

四、基本数据类型

我们再来看看基本的数据类型有那些：

    // 定义基本数据类型
    p := true                             // bool
    a := 3                                // int
    b := 6.0                              // float64
    c := "hi"                             // string
    d := [3]string{"1", "2", "3"}         // array，基本不用到
    e := []int64{1, 2, 3}                 // slice
    f := map[string]int64{"a": 3, "b": 4} // map
    fmt.Printf("type:%T:%v\n", p, p)
    fmt.Printf("type:%T:%v\n", a, a)
    fmt.Printf("type:%T:%v\n", b, b)
    fmt.Printf("type:%T:%v\n", c, c)
    fmt.Printf("type:%T:%v\n", d, d)
    fmt.Printf("type:%T:%v\n", e, e)
    fmt.Printf("type:%T:%v\n", f, f)

输出：

type:bool:true
type:int:3
type:float64:6
type:string:hi
type:[3]string:[1 2 3]
type:[]int64:[1 2 3]
type:map[string]int64:map[a:3 b:4]

数据类型基本有整数，浮点数，字符串，布尔值，数组，切片(slice) 和 字典(map) 。

1. 布尔值：bool。
2. 整数：int(默认类型，一般视操作系统位数=int32或int64)，int32，int64。
3. 浮点数：float32，float64(默认类型，更大的精度)
4. 字符：string。
5. 数组，切片(可变长数组)，字典(键值对结构)。

没声明具体变量类型的时候，会自动识别类型，把整数认为是int类型，把带小数点的认为是float64类型，如：

    a := 3                                // int
    b := 6.0                              // float64

所以当你需要使用确切的int64或float32类型时，你需要这么做：

    var a int64 = 3
    var b float32 = 6.0

Golang有数组类型的提供，但是一般不使用，因为数组不可变长，当你把数组大小定义好了，就再也无法变更大小。所以Golang语言造出了可变长数组：切片(slice)，将数组的容量大小去掉就变成了切片。切片，可以像切东西一样。自动调整大小，可以切一部分，或者把两部分拼起来。

    d := [3]string{"1", "2", "3"}         // array，基本不用到
    e := []int64{1, 2, 3}                 // slice

切片可以像数组一样按下标取值，放值，也可以追加值：

    // 切片放值
    e[0] = 9
    // 切片增加值
    e = append(e, 3)

切片追加一个值3进去需要使用append关键字，然后将结果再赋给自己本身，这是Golang语言与其他语言最大的区别之一，实际切片底层有个固定大小的数组，当数组容量不够时会生成一个新的更大的数组。

同时，因为日常开发中，我们经常将两个数据进行映射，类似于查字典一样，先查字母，再翻页。所以字典map开发使用频率极高，所以Golang自动提供了这一数据类型，这是Golang语言与其他语言最大的区别之一。

字典存储了一对对的键值：

    // 增加map键值
    f["f"] = 5

    // 查找map键值
    v, ok := f["f"]
    fmt.Println(v, ok)
    v, ok = f["ff"]
    fmt.Println(v, ok)

结构如map[string]int64表示键为字符串string，值为整数int64，然后你可以将f = 5这种关系进行绑定，需要时可以拿出键f对应的值。

五、slice 和 map 的特殊说明

键值结构字典：map使用前必须初始化，如：

     m := map[string]int64{}
     m1 = make(map[string]int64)

如果不对字典进行初始化，作为引用类型，它是一个nil空引用，你使用空引用，往字典里添加键值对，将会报错。

而切片结构slice不需要初始化，因为添加值时是使用append操作，内部会自动初始化，如：

    var ll []int64
    fmt.Printf("%#v\n", ll)
    ll = append(ll, 1)
    fmt.Printf("%#v\n", ll)

打印：

[]int64(nil)
[]int64{1}

同时切片有以下特征：

    ll = append(ll, 2, 3, 4, 5, 6)
    fmt.Printf("%#v\n", ll)
    ll = append(ll, []int64{7, 8, 9}...)
    fmt.Printf("%#v\n", ll)

    fmt.Println(ll[0:2])
    fmt.Println(ll[:2])
    fmt.Println(ll[0:])
    fmt.Println(ll[:])

内置语法append可以传入多个值，将多个值追加进切片。并且可以将另外一个切片，如[]int64{7, 8, 9}...，用三个点表示遍历出里面的值，把一个切片中的值追加进另外一个切片。

在切片后面加三个点...表示虚拟的创建若干变量，将切片里面的值赋予这些变量，再将变量传入函数。

我们取切片的值，除了可以通过下标取一个值，也可以取范围：[下标起始:下标截止(不包括取该下标的值)]，如[0:2]，表示取出下标为0和1的值，总共有两个值，再比如[0:4]，表示取出下标为0，1，2，3的值。如果下标取值，下标超出实际容量，将会报错。

如果下标起始等于下标0，那么可以省略，如[:2]，如果下标截止省略，如[2:]表示从下标2开始，取后面所有的值。这个表示[:]本身没有作用，它就表示切片本身。

六、函数

我们可以把经常使用的代码片段封装成一个函数，方便复用：

// 函数，两个数相加
func sum(a, b int64) int64 {
    return a + b
}

Golang定义函数使用的关键字是func，后面带着函数名sum(a, b int64) int64，表示函数sum传入两个int64整数a和b，输出值也是一个int64整数。

使用时：

    // 定义 int64 变量
    var h, i int64 = 4, 6

    // 使用函数
    sum := sum(h, i)
    fmt.Printf("sum(h+i),h=%v,i=%v,%v\n", h, i, sum)

输出：

sum(h+i),h=4,i=6,10

将函数外的变量h，i传入函数sum作为参数，是一个值拷贝的过程，会拷贝h和i的数据到参数a和b，这两个变量是函数sum内的局部变量，两个变量相加后返回求和结果。

就算函数里面改了局部变量的值，函数外的变量还是不变的，如：

package main

import "fmt"

func changeTwo(a, b int) {
    a = 6
    b = 8
}

func main() {
    a, b := 1, 2
    fmt.Println(a, b)
    changeTwo(a, b)
    fmt.Println(a, b)
}

输出：

1 2
1 2

变量是有作用域的，作用域主要被约束在各级大括号{}里面，所以函数里面的变量和函数体外的变量是没有关系的，互相独立。

我们还可以实现匿名的函数如：

    input := 2

    output := func(num int) int {
        num = num * 2
        return num
    }(input)

    fmt.Println(output)

打印出：

4

本来函数在外部是这样的：

func A(num int) int {
        num = num * 2
        return num
    }

现在省略了函数名，定义后直接使用：

    output := func(num int) int {
        num = num * 2
        return num
    }(input)

input是匿名函数的输入参数，匿名函数返回的值会赋予output。

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我是陈星星，欢迎阅读我亲自写的 数据结构和算法(Golang实现)，文章首发于 阅读更友好的GitBook。

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