Go 編程語言的簡單介紹

貝爾實驗室設計肯·湯普遜 Google Linux中國 2019-04-05

Go 有 C 風格的語法（沒有預處理器）、垃圾回收機制，而且類似它在貝爾實驗室裡被開發出來的前輩們

-- Julian Andres Klode

（以下內容是我的碩士論文的摘錄，幾乎是整個 2.1 章節，向具有 CS 背景的人快速介紹 Go）

Go 是一門用於併發編程的命令式編程語言，它主要由創造者 Google 進行開發，最初主要由 Robert Griesemer、Rob Pike 和 Ken Thompson 開發。這門語言的設計起始於 2007 年，並在 2009 年推出最初版本；而第一個穩定版本是 2012 年發佈的 1.0 版本。¹

Go 有 C 風格的語法（沒有預處理器）、垃圾回收機制，而且類似它在貝爾實驗室裡被開發出來的前輩們：Newsqueak（Rob Pike）、Alef（Phil Winterbottom）和 Inferno（Pike、Ritchie 等人），使用所謂的Go 協程(goroutines)和信道(channels)（一種基於 Hoare 的“通信順序進程”理論的協程）提供內建的併發支持。²

Go 程序以包的形式組織。包本質是一個包含 Go 文件的文件夾。包內的所有文件共享相同的命名空間，而包內的符號有兩種可見性：以大寫字母開頭的符號對於其他包是可見，而其他符號則是該包私有的：

func PublicFunction() {
fmt.Println("Hello world")
}
func privateFunction() {
fmt.Println("Hello package")
}

類型

Go 有一個相當簡單的類型系統：沒有子類型（但有類型轉換），沒有泛型，沒有多態函數，只有一些基本的類型：

基本類型：int、int64、int8、uint、float32、float64 等
struct
interface：一組方法的集合
map[K, V]：一個從鍵類型到值類型的映射
[number]Type：一些 Type 類型的元素組成的數組
[]Type：某種類型的切片（具有長度和功能的數組的指針）
chan Type：一個線程安全的隊列
指針 *T 指向其他類型
函數
具名類型：可能具有關聯方法的其他類型的別名（LCTT 譯註：這裡的別名並非指 Go 1.9 中的新特性“類型別名”）：

type T struct { foo int }
type T *T
type T OtherNamedType

具名類型完全不同於它們的底層類型，所以你不能讓它們互相賦值，但一些操作符，例如 +，能夠處理同一底層數值類型的具名類型對象們（所以你可以在上面的示例中把兩個 T 加起來）。

映射、切片和信道是類似於引用的類型——它們實際上是包含指針的結構。包括數組（具有固定長度並可被拷貝）在內的其他類型則是值傳遞（拷貝）。

類型轉換

類型轉換類似於 C 或其他語言中的類型轉換。它們寫成這樣子：

TypeName(value)

常量

Go 有“無類型”字面量和常量。

1 // 無類型整數字面量
const foo = 1 // 無類型整數常量
const foo int = 1 // int 類型常量

無類型值可以分為以下幾類：UntypedBool、UntypedInt、UntypedRune、UntypedFloat、UntypedComplex、UntypedString 以及 UntypedNil（Go 稱它們為基礎類型，其他基礎種類可用於具體類型，如 uint8）。一個無類型值可以賦值給一個從基礎類型中派生的具名類型；例如：

type someType int
const untyped = 2 // UntypedInt
const bar someType = untyped // OK: untyped 可以被賦值給 someType
const typed int = 2 // int
const bar2 someType = typed // error: int 不能被賦值給 someType

接口和對象

正如上面所說的，接口是一組方法的集合。Go 本身不是一種面向對象的語言，但它支持將方法關聯到具名類型上：當聲明一個函數時，可以提供一個接收者。接收者是函數的一個額外參數，可以在函數之前傳遞並參與函數查找，就像這樣：

type SomeType struct { ... }
type SomeType struct { ... }
func (s *SomeType) MyMethod() {
}
func main() {
var s SomeType
s.MyMethod()
}

如果對象實現了所有方法，那麼它就實現了接口；例如，*SomeType（注意指針）實現了下面的接口 MyMethoder，因此 *SomeType 類型的值就能作為 MyMethoder 類型的值使用。最基本的接口類型是 interface{}，它是一個帶空方法集的接口 —— 任何對象都滿足該接口。

type MyMethoder interface {
MyMethod()
}

合法的接收者類型是有些限制的；例如，具名類型可以是指針類型（例如，type MyIntPointer *int），但這種類型不是合法的接收者類型。

控制流

Go 提供了三個主要的控制了語句：if、switch 和 for。這些語句同其他 C 風格語言內的語句非常類似，但有一些不同：

條件語句沒有括號，所以條件語句是 if a == b {} 而不是 if (a == b) {}。大括號是必須的。
所有的語句都可以有初始化，比如這個 if result, err := someFunction(); err == nil { // use result }
switch 語句在分支裡可以使用任何表達式
switch 語句可以處理空的表達式（等於 true）
默認情況下，Go 不會從一個分支進入下一個分支（不需要 break 語句），在程序塊的末尾使用 fallthrough 則會進入下一個分支。
循環語句 for 不僅能循環值域：for key, val := range map { do something }

Go 協程

關鍵詞 go 會產生一個新的 Go 協程(goroutine)，這是一個可以並行執行的函數。它可以用於任何函數調用，甚至一個匿名函數：

func main() {
...
go func() {
...
}()
go some_function(some_argument)
}

信道

Go 協程通常和信道channels結合，用來提供一種通信順序進程的擴展。信道是一個併發安全的隊列，而且可以選擇是否緩衝數據：

var unbuffered = make(chan int) // 直到數據被讀取時完成數據塊發送
var buffered = make(chan int, 5) // 最多有 5 個未讀取的數據塊

運算符 <- 用於和單個信道進行通信。

valueReadFromChannel := <- channel
otherChannel <- valueToSend

語句 select 允許多個信道進行通信：

select {
case incoming := <- inboundChannel:
// 一條新消息
case outgoingChannel <- outgoing:
// 可以發送消息
}

defer 聲明

Go 提供語句 defer 允許函數退出時調用執行預定的函數。它可以用於進行資源釋放操作，例如：

func myFunc(someFile io.ReadCloser) {
defer someFile.close()
/* 文件相關操作 */
}

當然，它允許使用匿名函數作為被調函數，而且編寫被調函數時可以像平常一樣使用任何變量。

錯誤處理

Go 沒有提供異常類或者結構化的錯誤處理。然而，它通過第二個及後續的返回值來返回錯誤從而處理錯誤：

func Read(p []byte) (n int, err error)
// 內建類型：
type error interface {
Error() string
}

必須在代碼中檢查錯誤或者賦值給 _：

n0, _ := Read(Buffer) // 忽略錯誤
n, err := Read(buffer)
if err != nil {
return err
}

有兩個函數可以快速跳出和恢復調用棧：panic() 和 recover()。當 panic() 被調用時，調用棧開始彈出，同時每個 defer 函數都會正常運行。當一個 defer 函數調用 recover()時，調用棧停止彈出，同時返回函數 panic() 給出的值。如果我們讓調用棧正常彈出而不是由於調用 panic() 函數，recover() 將只返回 nil。在下面的例子中，defer 函數將捕獲 panic() 拋出的任何 error 類型的值並儲存在錯誤返回值中。第三方庫中有時會使用這個方法增強遞歸代碼的可讀性，如解析器，同時保持公有函數仍使用普通錯誤返回值。

func Function() (err error) {
defer func() {
s := recover()
switch s := s.(type) { // type switch
case error:
err = s // s has type error now
default:
panic(s)
}
}
}

數組和切片

正如前邊說的，數組是值類型，而切片是指向數組的指針。切片可以由現有的數組切片產生，也可以使用 make() 創建切片，這會創建一個匿名數組以保存元素。

slice1 := make([]int, 2, 5) // 分配 5 個元素，其中 2 個初始化為0
slice2 := array[:] // 整個數組的切片
slice3 := array[1:] // 除了首元素的切片

除了上述例子，還有更多可行的切片運算組合，但需要明瞭直觀。

使用 append() 函數，切片可以作為一個變長數組使用。

slice = append(slice, value1, value2)
slice = append(slice, arrayOrSlice...)

切片也可以用於函數的變長參數。

映射

映射(maps)()是簡單的鍵值對儲存容器，並支持索引和分配。但它們不是線程安全的。

someValue := someMap[someKey]
someValue, ok := someMap[someKey] // 如果鍵值不在 someMap 中，變量 ok 會賦值為 `false`
someMap[someKey] = someValue

via: https://blog.jak-linux.org/2018/12/24/introduction-to-go/

作者： Julian Andres Klode 選題： lujun9972 譯者： LazyWolfLin 校對： wxy

本文由 LCTT 原創編譯， Linux中國榮譽推出

Frequently Asked Questions (FAQ) - The Go Programming Language https://golang.org/doc/faq#history [return] ↩
HOARE, Charles Antony Richard. Communicating sequential processes. Communications of the ACM, 1978, 21. Jg., Nr. 8, S. 666-677. [return] ↩