数据结构和算法(Golang实现)(4)简单入门Golang-结构体和方法

2022-07-09 08:07:11

结构体和方法

一、值，指针和引用

我们现在有一段程序：

package main

import "fmt"

func main() {

    // a,b 是一个值

    a := 5

    b := 6

    fmt.Println("a的值：", a)

    // 指针变量 c 存储的是变量 a 的内存地址

    c := &a

    fmt.Println("a的内存地址：", c)

    // 指针变量不允许直接赋值，需要使用 * 获取引用

    //c = 4

    // 将指针变量 c 指向的内存里面的值设置为4

    *c = 4

    fmt.Println("a的值：", a)

    // 指针变量 c 现在存储的是变量 b 的内存地址

    c = &b

    fmt.Println("b的内存地址：", c)

    // 将指针变量 c 指向的内存里面的值设置为4

    *c = 8

    fmt.Println("a的值：", a)

    fmt.Println("b的值：", b)

    // 把指针变量 c 赋予 c1, c1 是一个引用变量，存的只是指针地址，他们两个现在是独立的了

    c1 := c

    fmt.Println("c的内存地址：", c)

    fmt.Println("c1的内存地址：", c1)

    // 将指针变量 c 指向的内存里面的值设置为4

    *c = 9

    fmt.Println("c指向的内存地址的值", *c)

    fmt.Println("c1指向的内存地址的值", *c1)

    // 指针变量 c 现在存储的是变量 a 的内存地址，但 c1 还是不变

    c = &a

    fmt.Println("c的内存地址：", c)

    fmt.Println("c1的内存地址：", c1)

}

打印出：

a的值： 5

a的内存地址： 0xc000016070

a的值： 4

b的内存地址： 0xc000016078

a的值： 4

b的值： 8

c的内存地址： 0xc000016078

c1的内存地址： 0xc000016078

c指向的内存地址的值 9

c1指向的内存地址的值 9

c的内存地址： 0xc000016070

c1的内存地址： 0xc000016078

那么a，b是一个值变量，而c是指针变量，c1是引用变量。

如果&加在变量a前：c := &a，表示取变量a的内存地址，c指向了a，它是一个指针变量。

当获取或设置指针指向的内存的值时，在指针变量前面加*，然后赋值，如：*c = 4，指针指向的变量a将会变化。

如果将指针变量赋予另外一个变量：c1 := c，那另外一个变量c1可以叫做引用变量，它存的值也是内存地址，内存地址指向的也是变量a，这时候，引用变量只是指针变量的拷贝，两个变量是互相独立的。

值变量可以称为值类型，引用变量和指针变量都可以叫做引用类型。

如何声明一个引用类型的变量（也就是指针变量）呢？

我们可以在数据类型前面加一个*来表示：

    var d *int

我们以后只会以值类型，和引用类型来区分变量。

二、结构体

有了基本的数据类型，还远远不够，所以Golang支持我们定义自己的数据类型，结构体：

// 结构体

type Diy struct {

    A int64   // 大写导出成员

    b float64 // 小写不可以导出

}

结构体的名字为Diy，使用type 结构体名字 struct来定义。

结构体里面有一些成员A和b，和变量定义一样，类型int64和float64放在后面，不需要任何符号分隔，只需要换行即可。结构体里面小写的成员，在包外无法使用，也就是不可导出。

使用结构体时：

    // 新建结构体，值

    g := diy.Diy{

        A: 2,

        //b: 4.0, // 小写成员不能导出

    }

    // 新建结构体，引用

    k := &diy.Diy{

        A: 2,

    }

    // 新建结构体，引用

    m := new(diy.Diy)

    m.A = 2

可以按照基本数据类型的样子使用结构体，上述创立的：

    g := diy.Diy{

        A: 2,

        //b: 4.0, // 小写成员不能导出

    }

是一个值类型的结构体。

你也可以使用结构体值前面加一个&或者使用new来创建一个引用类型的结构体，如：

    // 新建结构体，引用

    k := &diy.Diy{

        A: 2,

    }

    // 新建结构体，引用

    m := new(diy.Diy)

    m.A = 2

引用和值类型的结构体有何区别的?

我们知道函数内和函数外的变量是独立的，当传参数进函数的时候，参数是值拷贝，函数里的变量被约束在函数体内，就算修改了函数里传入的变量的值，函数外也发现不了。

但引用类型的变量，传入函数时，虽然也是传值，但拷贝的是引用类型的内存地址，可以说拷贝了一个引用，这个引用指向了函数体外的某个结构体，使用这个引用在函数里修改结构体的值，外面函数也会发现。

如果传入的不是引用类型的结构体，而是值类型的结构体，那么会完整拷贝一份结构体，该结构体和原来的结构体就没有关系了。

内置的数据类型切片slice和字典map都是引用类型，不需要任何额外操作，所以传递这两种类型作为函数参数，是比较危险的，开发的时候需要谨慎操作。

三、方法

结构体可以和函数绑定，也就是说这个函数只能被该结构体使用，这种函数称为结构体方法：

// 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

}

只不过在以前函数的基础上func Set(a int64, b float64)，变成了func (diy *Diy) Set(a int64, b float64)，只不过在函数里面，可以使用结构体变量diy里面的成员。

上面表示值类型的结构体diy Diy可以使用Set2方法，引用类型的结构体diy *Diy可以使用Set方法。

如果是这样的话，我们每次使用结构体方法时，都要注意结构体是值还是引用类型，幸运的是Golang操碎了心，每次使用一个结构体调用方法，都会自动将结构体进行类型转换，以适配方法。比如下面：

    // 新建结构体，值

    g := diy.Diy{

        A: 2,

        //b: 4.0, // 小写成员不能导出

    }

    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,

    }

    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

结构体g是值类型，本来不能调用Set方法，但是Golang帮忙转换了，我们毫无感知，然后值类型就变成了引用类型。同理，k是引用类型，照样可以使用Set2方法。

前面我们也说过，函数传入引用，函数里修改该引用对应的值，函数外也会发现。

结构体的方法也是一样，不过范围扩散了结构体本身，方法里可以修改结构体本身，但是如果结构体是值，那么修改后，外面的世界是发现不了的。

三、关键字 new 和 make

关键字new主要用来创建一个引用类型的结构体，只有结构体可以用。

关键字make是用来创建和初始化一个切片或者字典。我们可以直接赋值来使用：

    e := []int64{1, 2, 3}                 // slice

    f := map[string]int64{"a": 3, "b": 4} // map

但是这种直接赋值相对粗暴，因为我们使用时可能不知道数据在哪里，数据有多少。

所以，我们在创建切片和字典时，可以指定容量大小。看示例：

    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))

运行后：

[]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

切片可以使用make([],占用容量大小，全部容量大小)来定义，你可以创建一个容量大小为5，但是实际占用容量为0的切片，比如make([]int64, 0, 5)，你预留了5个空间，这样当你切片append时，不会因为容量不足而内部去分配空间，节省了时间。

如果你省略了后面的参数如make([]int64, 5)，那么其等于make([]int64, 5，5)，因为这时全部容量大小就等于占用容量大小。内置语言cap和len可以查看全部容量大小，已经占用的容量大小。

同理，字典也可以指定容量，使用make([],容量大小)，但是它没有所谓的占用容量，它去掉了这个特征，因为我们使用切片，可能需要五个空白的初始值，但是字典没有键的情况下，预留初始值也没作用。省略容量大小，表示创建一个容量为0的键值结构，当赋值时会自动分配空间。

四、内置语法和函数，方法的区别

函数是代码片段的一个封装，方法是将函数和结构体绑定。

但是Golang里面有一些内置语法，不是函数，也不是方法，比如append，cap，len，make，这是一种语法特征。

语法特征是高级语言提供的，内部帮你隐藏了如何分配内存等细节。

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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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