struct 结构体【GO 基础】

〇、前言

虽然 Go 语言中没有“类”的概念，也不支持“类”的继承等面向对象的概念，但是可以通过结构体的内嵌，再配合接口，来实现面向对象，甚至具有更高的扩展性和灵活性。那么本文就将详细看下怎么使用结构体。

一、结构体的定义和实例化

Go 语言中的基础数据类型可以表示一些事物的基本属性，但是当想要表达一个事物的全部或部分属性时，这时候再用单一的基本数据类型明显就无法满足需求了。

Go 语言提供了一种自定义数据类型，可以封装多个基本数据类型，这种数据类型叫结构体 struct。通过 struct 可以封装自己所需的各种复杂类型。

1.1 什么叫做自定义类型和类型别名？

在详解结构体之前，需要先了解两个概念，到底什么叫做自定义类型和类型别名？

【自定义类型】

在 Go 语言中有一些基本的数据类型，如 string、整型、浮点型、布尔等数据类型，Go 语言中可以使用 type 关键字来定义自定义类型。

自定义类型是定义了一个全新的类型。我们可以基于内置的基本类型定义，也可以通过 struct 定义。

type MyInt int // 新定义一个类型 MyInt，以 int 类型为参照

通过 type 关键字的定义，MyInt 就是一种新的类型，它具有 int 的特性。

【类型别名】

类型别名是 Go1.9 版本添加的新功能。

类型别名规定：TypeAlias 只是 Type 的别名，本质上 TypeAlias 与 Type 是同一个类型。就像一个小孩子有自己的小名和户口本的大名，都是指的同一个人。

type TypeAlias = Type

例如长江的 rune 和 byte 就是类型别名，他们的定义如下：

type byte = uint8
type rune = int32

【区别】

那么它们之前的区别是啥呢？下面分别定义一个变量看下它们的类型：

package main

import "fmt"

// 自定义类型
type NewInt int

// 类型别名
type MyInt = int

func main() {
	var a NewInt
	var b MyInt
	fmt.Printf("NewInt type of a : %T\n", a)
	fmt.Printf("MyInt  type of b : %T\n", b)
}

有输出结果可知，自定义类型的 type 将变成新的名字 NewInt；类型别名 MyInt，则仍属于基本的 int 类型。

1.2 结构体的定义

使用 type 和 struct 关键字来定义结构体。

type 类型名 struct {
    字段名 字段类型
    字段名 字段类型
    …
}
// 类型名：标识自定义结构体的名称，在同一个包内不能重复
// 字段名：表示结构体字段名，结构体中的字段名必须唯一
// 字段类型：表示结构体字段的具体类型

举个例子，我们定义一个 Person（人）结构体：

type Person struct {
    name string
    city string
    age  int8
}
// 类型相同的字段可以放到一起，如下：
type Person struct {
    name, city string
    age  int8
}

这样我们就拥有了一个 Person 的自定义类型，它有 name、city、age 三个字段，分别表示姓名、城市和年龄。这样我们使用这个 person 结构体就能够很方便的在程序中表示和存储人信息了。

语言内置的基础数据类型是用来描述一个值的，而结构体是用来描述一组值的。比如一个人有名字、年龄和居住城市等，本质上是一种聚合型的数据类型。

1.3 结构体的实例化

只有当结构体实例化时，才会真正地分配内存。也就是必须实例化后才能使用结构体的字段。

// 结构体实例化格式：
var 结构体实例名 结构体类型

下面是一个 Person 的示例：

package main

import "fmt"

type Person struct {
	name string
	city string
	age  int8
}

func main() {
	var person Person
	person.name = "中国"
	person.city = "北京"
	person.age = 18
	fmt.Printf("person.name = %v\n", person.name)
	fmt.Printf("person %%v   = %v\n", person)
	fmt.Printf("person %%#v  = %#v\n", person)
}

二、结构体的使用

2.1 匿名结构体

结构体还可以直接用于临时的或仅使用一次的场景中，不用声明结构体的名称，例如

package main

import (
	"fmt"
)

func main() {
	var user struct {
		Name string
		Age  int
	}
	user.Name = "张三"
	user.Age = 18
	fmt.Printf("%#v\n", user)
}

通过匿名结构体声明得来的实例 user。

2.2 指针类型的结构体

当通过使用 new 关键字对结构体进行实例化后，得到的是结构体的地址。

另外，Go 语言中支持对结构体指针直接使用‘.’来访问结构体的成员。如下示例：

package main

import (
	"fmt"
)

type Person struct {
	name string
	city string
	age  int8
}

func main() {
	var p = new(Person) // 声明结构体指针
    // p3 := &Person{} // 还可以通过 & 对结构体进行取地址操作，相当于对该结构体类型进行了一次 new 实例化操作
	p.name = "测试"
	p.age = 18
	p.city = "北京"
	fmt.Printf("%T\n", p) // 打印出类型
	fmt.Printf("p = %#v\n", p)
}

2.3 结构体的初始化

【声明即初始化】

此时结构体的值均为默认零值：

package main

import (
	"fmt"
)

type Person struct {
	name string
	city string
	age  int8
}

func main() {
	// 声明即初始化
	var p = new(Person)
	fmt.Printf("p = %#v\n", p)
}

【使用键值对初始化】

当某些字段没有初始值的时候，该字段可以不写。此时，没有指定初始值的字段的值就是该字段类型的零值。

// 使用键值对初始化
p1 := Person{
    name: "张三",
    city: "北京",
    age:  18,
}
fmt.Printf("p1 = %#v\n", p1)
// 对结构体指针进行键值对初始化
p2 := &Person{
    name: "张三",
    city: "北京",
    age:  18,
}
fmt.Printf("p2 = %#v\n", p2)

【使用值的列表初始化】

初始化结构体的时候可以简写，也就是初始化的时候不写键，直接写值。

// 使用值的列表初始化
p3 := &Person{
    "张三",
    "北京",
    18,
}
fmt.Printf("p3 = %#v\n", p3)

注意，值列表需要满足以下要求：

• 必须初始化结构体的所有字段。
• 初始值的填充顺序必须与字段在结构体中的声明顺序一致。
• 该方式不能和键值初始化方式混用。

2.4 结构体的内存布局

package main

import (
	"fmt"
)

type test struct {
	a int8
	b int8
	c int8
	d int8
}

func main() {
	n := test{
		1, 2, 3, 4,
	}
	fmt.Printf("n.a %p\n", &n.a)
	fmt.Printf("n.b %p\n", &n.b)
	fmt.Printf("n.c %p\n", &n.c)
	fmt.Printf("n.d %p\n", &n.d)
}

2.5 结构体的构造函数

Go 语言的结构体没有构造函数，但可以自己实现。例如，下方的代码就实现了一个 Person 的构造函数。因为 struct 是值类型，如果结构体比较复杂的话，值拷贝性能开销会比较大，所以该构造函数返回的是结构体指针类型。

package main

import (
	"fmt"
)

type Person struct {
	name string
	city string
	age  int8
}

func newPerson(name, city string, age int8) *Person {
	return &Person{
		name: name,
		city: city,
		age:  age,
	}
}

func main() {
	p9 := newPerson("张三", "测试", 90)
	fmt.Printf("%#v\n", p9)
}

2.6 方法和接收者

Go 语言中的方法（Method）是一种作用于特定类型变量的函数。这种特定类型变量叫做接收者（Receiver）。接收者的概念就类似于其他语言中的 this 或者 self。

func (接收者变量 接收者类型) 方法名(参数列表) (返回参数) {
    函数体
}
// 接收者变量：接收者中的参数变量名在命名时，官方建议使用接收者类型名的第一个小写字母，而不是 self、this 之类的命名
//     例如，Person 类型的接收者变量应该命名为 p，Connector 类型的接收者变量应该命名为 c 等
// 接收者类型：接收者类型和参数类似，可以是指针类型和非指针类型
// 方法名、参数列表、返回参数：具体格式与函数定义相同

下面是一个简单示例：

package main

import (
	"fmt"
)

// Person 结构体
type Person struct {
	name string
	age  int8
}

// NewPerson 构造函数
func NewPerson(name string, age int8) *Person {
	return &Person{
		name: name,
		age:  age,
	}
}

// Dream Person 做梦的方法
func (p Person) Dream() {
	fmt.Printf("%s 的梦想是学好 Go 语言！\n", p.name)
}

func main() {
	p1 := NewPerson("张三同学", 25)
	p1.Dream()
}

方法与函数的区别是，函数不属于任何类型，方法属于特定的类型。

【比较指针类型和值类型的接收者的区别】

指针类型的接收者由一个结构体的指针组成，由于指针的特性，调用方法时修改接收者指针的任意成员变量，在方法结束后，修改都是有效的。

这种方式就十分接近于其他语言中面向对象中的 this 或者 self。 例如我们为 Person 添加一个 SetAge 方法，来修改实例变量的年龄。

当方法作用于值类型接收者时，Go 语言会在代码运行时将接收者的值复制一份。在值类型接收者的方法中可以获取接收者的成员值，但修改操作只是针对副本，无法修改接收者变量本身。

package main

import (
	"fmt"
)

// Person 结构体
type Person struct {
	name string
	age  int8
}

// NewPerson 构造函数
func NewPerson(name string, age int8) *Person {
	return &Person{
		name: name,
		age:  age,
	}
}

// SetAge 设置p的年龄
// 使用指针接收者
func (p *Person) SetAge(newAge int8) {
	p.age = newAge
}

// SetAge2 设置p的年龄
// 使用值接收者
func (p Person) SetAge2(newAge int8) {
	p.age = newAge
}

func main() {
	p1 := NewPerson("张三同学", 25)
	fmt.Println("修改前的 age ：", p1.age)
	p1.SetAge(18)
	fmt.Println("修改后的 age ：", p1.age)
	p1.SetAge2(20)
	fmt.Println("修改后的 age ：", p1.age)
}

使用指针类型的情况：

• 需要修改接收者中的值。
• 接收者是拷贝代价比较大的大对象。
• 保证一致性，如果有某个方法使用了指针接收者，那么其他的方法也应该使用指针接收者。

【任意类型都可以添加方法】

比如下面示例代码，给自定义类型添加方法：

package main

import (
	"fmt"
)

// 自定义一个类型 MyInt，参考 int 类型
type MyInt int

// 为 MyInt 添加一个 SayHello 的方法
func (m MyInt) SayHello() {
	fmt.Println("Hello, 我是一个 int。")
}

func main() {
	var m1 MyInt
	m1.SayHello()
	m1 = 100
	fmt.Printf("%#v  %T\n", m1, m1)
}

2.7 结构体允许包含匿名字段

结构体允许其成员字段在声明时没有字段名而只有类型，这种没有名字的字段就称为匿名字段。

package main

import (
	"fmt"
)

// Person 结构体Person类型
type Person struct {
	string
	int
}

func main() {
	p1 := Person{
		"张三",
		18,
	}
	fmt.Printf("%#v\n", p1)
	fmt.Println(p1.string, p1.int)
}

匿名字段默认采用类型名作为字段名，结构体要求字段名称必须唯一，因此一个结构体中同种类型的匿名字段只能有一个。

2.8 嵌套结构体

一个结构体中可以嵌套包含另一个结构体或结构体指针。

package main

import (
	"fmt"
)

// Address 地址结构体
type Address struct {
	Province string
	City     string
}

// User 用户结构体
type User struct {
	Name    string
	Gender  string
	Address Address // 此处可以省略第二个 Address 以匿名类型方式
}

func main() {
	user1 := User{
		Name:   "张三",
		Gender: "女",
		Address: Address{
			Province: "北京",
			City:     "北京",
		},
	}
	fmt.Printf("user1 = %#v\n", user1)
}

当嵌套结构体内部存在相同的字段名时，为了避免歧义需要指定具体的内嵌结构体的字段，否则会提示异常。

2.9 结构体实现“继承”

如下示例代码，通过嵌套匿名结构体实现继承：

package main

import (
	"fmt"
)

// Animal 动物
type Animal struct {
	name string
}

func (a *Animal) move() {
	fmt.Printf("%s会动！\n", a.name)
}

// Dog 狗
type Dog struct {
	Feet    int8
	*Animal // 通过嵌套匿名结构体实现继承
}

func (d *Dog) wang() {
	fmt.Printf("%s会汪汪汪~\n", d.name)
}

func main() {
	d1 := &Dog{
		Feet: 4,
		Animal: &Animal{ // 注意嵌套的是结构体指针
			name: "乐乐",
		},
	}
	d1.wang()
	d1.move()
}

注意：结构体中字段大写开头表示可公开访问，小写表示私有（仅在定义当前结构体的包中可访问）。

2.10 结构体与 JSON 序列化

JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式，易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成。

JSON 键值对是用来保存 JS 对象的一种方式，键/值对组合中的键名写在前面并用双引号 "" 包裹，使用冒号 : 分隔，然后紧接着值；多个键值之间使用英文 , 分隔。

package main

import (
	"encoding/json"
	"fmt"
)

// Student 学生
type Student struct {
	ID     int
	Gender string
	Name   string
}

// Class 班级
type Class struct {
	Title    string
	Students []*Student
}

func main() {
	c := &Class{
		Title:    "101",
		Students: make([]*Student, 0, 200),
	}
	for i := 0; i < 2; i++ { // 创建 2 个学生对象
		stu := &Student{
			Name:   fmt.Sprintf("stu%02d", i),
			Gender: "男",
			ID:     i,
		}
		c.Students = append(c.Students, stu)
	}
	// JSON 序列化：结构体-->JSON 格式的字符串
	data, err := json.Marshal(c)
	if err != nil {
		fmt.Println("json marshal failed")
		return
	}
	fmt.Printf("json:%s\n\n", data)
	// JSON 反序列化：JSON 格式的字符串-->结构体
	str := `{"Title":"101","Students":[{"ID":0,"Gender":"男","Name":"stu00"},{"ID":1,"Gender":"男","Name":"stu01"}]}`
	c1 := &Class{}
	err = json.Unmarshal([]byte(str), c1)
	if err != nil {
		fmt.Println("json unmarshal failed!")
		return
	}
	fmt.Printf("%#v\n", c1)
}

2.11 结构体标签 Tag

Tag 是结构体的元信息，可以在运行的时候通过反射的机制读取出来。

Tag 在结构体字段的后方定义，由一对反引号包裹起来，具体的格式如下：

`key1:"value1" key2:"value2"`

结构体标签由一个或多个键值对组成。键与值使用冒号分隔，值用双引号括起来。键值对之间使用一个空格分隔。

注意事项：为结构体编写 Tag 时，必须严格遵守键值对的规则。结构体标签的解析代码的容错能力很差，一旦格式写错，编译和运行时都不会提示任何错误，通过反射也无法正确取值。例如，不要在 key 和 value 之间添加空格。

例如我们为 Student 结构体的每个字段定义 json 序列化时使用的 Tag：

package main

import (
	"encoding/json"
	"fmt"
)

// Student 学生
type Student struct {
	ID     int    `json:"id"` // 通过指定 tag 实现 json 序列化该字段时的 key
	Gender string // json 序列化是默认使用字段名作为 key
	name   string // 全小写字母，表示私有不能被 json 包访问
}

func main() {
	s1 := Student{
		ID:     1,
		Gender: "女",
		name:   "张三",
	}
	data, err := json.Marshal(s1)
	if err != nil {
		fmt.Println("json marshal failed!")
		return
	}
	fmt.Printf("json str:%s\n", data)
}

2.12 删除 map 类型的结构体子项

package main

import "fmt"

type student struct {
	id   int
	name string
	age  int
}

func main() {
	ce := make(map[int]student)
	ce[1] = student{1, "张三", 22}
	ce[2] = student{2, "李四", 23}
	fmt.Println(ce)
	delete(ce, 2)
	fmt.Println(ce)
}

参考：http://www.topgoer.com/go%E5%9F%BA%E7%A1%80/%E7%BB%93%E6%9E%84%E4%BD%93.html