Go 方法介绍,理解“方法”的本质
目录一、认识 Go 方法
1.1 基本介绍
我们知道,Go 语言从设计伊始,就不支持经典的面向对象语法元素,比如类、对象、继承,等等,但 Go 语言仍保留了名为“方法(method
)”的语法元素。当然,Go 语言中的方法和面向对象中的方法并不是一样的。Go 引入方法这一元素,并不是要支持面向对象编程范式,而是 Go 践行组合设计哲学的一种实现层面的需要。
在 Go 编程语言中,方法是与特定类型相关联的函数。它们允许您在自定义类型上定义行为,这个自定义类型可以是结构体(struct)或任何用户定义的类型。方法本质上是一种函数,但它们具有一个特定的接收者(receiver),也就是方法所附加到的类型。这个接收者可以是指针类型或值类型。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。
1.2 声明
1.2.1 引入
首先我们这里以 Go 标准库 net/http
包中 *Server
类型的方法 ListenAndServeTLS
为例,讲解一下 Go 方法的一般形式:
和 Go 函数一样,Go 的方法也是以 func
关键字修饰的,并且和函数一样,也包含方法名(对应函数名)、参数列表、返回值列表与方法体(对应函数体)。
而且,方法中的这几个部分和函数声明中对应的部分,在形式与语义方面都是一致的,比如:方法名字首字母大小写决定该方法是否是导出方法;方法参数列表支持变长参数;方法的返回值列表也支持具名返回值等。
不过,它们也有不同的地方。从上面这张图我们可以看到,和由五个部分组成的函数声明不同,Go 方法的声明有六个组成部分,多的一个就是图中的 receiver
部分。在 receiver
部分声明的参数,Go 称之为 receiver
参数,这个 receiver
参数也是方法与类型之间的纽带,也是方法与函数的最大不同。
Go 中的方法必须是归属于一个类型的,而 receiver
参数的类型就是这个方法归属的类型,或者说这个方法就是这个类型的一个方法。以图中的 ListenAndServeTLS
为例,这里的 receiver
参数 srv
的类型为 *Server
,那么我们可以说,这个方法就是 *Server
类型的方法。
注意!这里说的是 ListenAndServeTLS
是 *Server
类型的方法,而不是 Server
类型的方法。
1.2.2 一般声明形式
方法的声明形式如下:
func (t *T或T) MethodName(参数列表) (返回值列表) {
// 方法体
}
其中各部分的含义如下:
(t *T或T)
:括号中的部分是方法的接收者,用于指定方法将附加到的类型。t
是接收者的名称,T
是接收者的类型。接收者可以是值类型(T
)或指针类型(*T
)。如果使用值类型作为接收者,方法操作的是接收者的副本,而指针类型允许方法修改接收者的原始值。无论receiver
参数的类型为*T
还是T
,我们都把一般声明形式中的T
叫做receiver
参数t
的基类型。如果t
的类型为T
,那么说这个方法是类型T
的一个方法;如果t
的类型为*T
,那么就说这个方法是类型*T
的一个方法。而且,要注意的是,每个方法只能有一个receiver
参数,Go 不支持在方法的receiver
部分放置包含多个receiver
参数的参数列表,或者变长receiver
参数。MethodName
:这是方法的名称,用于在调用方法时引用它。(参数列表)
:这是方法的参数列表,定义了方法可以接受的参数。如果方法不需要参数,此部分为空。(返回值列表)
:这是方法的返回值列表,定义了方法返回的结果。如果方法不返回任何值,此部分为空。- 方法体:方法体包含了方法的具体实现,这里可以编写方法的功能代码。
1.2.3 receiver 参数作用域
方法接收器(receiver)参数、函数 / 方法参数,以及返回值变量对应的作用域范围,都是函数 / 方法体对应的显式代码块。
这就意味着,receiver
部分的参数名不能与方法参数列表中的形参名,以及具名返回值中的变量名存在冲突,必须在这个方法的作用域中具有唯一性。如果不唯一,比如下面的例子中那样,Go 编译器就会报错:
type T struct{}
func (t T) M(t string) { // 编译器报错:duplicate argument t (重复声明参数t)
... ...
}
不过,如果在方法体中没有使用 receiver 参数,我们也可以省略 receiver 的参数名,就像下面这样:
type T struct{}
func (T) M(t string) {
... ...
}
仅当方法体中的实现不需要 receiver 参数参与时,我们才会省略 receiver 参数名,不过这一情况很少使用,了解一下即可。
1.2.4 receiver 参数的基类型约束
Go 语言对 receiver 参数的基类型也有约束,那就是 receiver 参数的基类型本身不能为指针类型或接口类型。
下面的例子分别演示了基类型为指针类型和接口类型时,Go 编译器报错的情况:
type MyInt *int
func (r MyInt) String() string { // r的基类型为MyInt,编译器报错:invalid receiver type MyInt (MyInt is a pointer type)
return fmt.Sprintf("%d", *(*int)(r))
}
type MyReader io.Reader
func (r MyReader) Read(p []byte) (int, error) { // r的基类型为MyReader,编译器报错:invalid receiver type MyReader (MyReader is an interface type)
return r.Read(p)
}
1.2.5 方法声明的位置约束
Go 要求,方法声明要与 receiver 参数的基类型声明放在同一个包内。基于这个约束,我们还可以得到两个推论。
- 第一个推论:我们不能为原生类型(例如 int、float64、map 等)添加方法。例如,下面的代码试图为 Go 原生类型
int
增加新方法Foo
,这是不允许的,Go 编译器会报错:
func (i int) Foo() string { // 编译器报错:cannot define new methods on non-local type int
return fmt.Sprintf("%d", i)
}
- 第二个推论:不能跨越 Go 包为其他包的类型声明新方法。例如,下面的代码试图跨越包边界,为 Go 标准库中的
http.Server
类型添加新方法Foo
,这是不允许的,Go 编译器同样会报错:
import "net/http"
func (s http.Server) Foo() { // 编译器报错:cannot define new methods on non-local type http.Server
}
1.2.6 如何使用方法
我们直接还是通过一个例子理解一下。如果 receiver 参数的基类型为 T,那么我们说 receiver 参数绑定在 T 上,我们可以通过 *T 或 T 的变量实例调用该方法:
type T struct{}
func (t T) M(n int) {
}
func main() {
var t T
t.M(1) // 通过类型T的变量实例调用方法M
p := &T{}
p.M(2) // 通过类型*T的变量实例调用方法M
}
这段代码中,方法 M 是类型 T 的方法,通过 *T 类型变量也可以调用 M 方法。
二、方法的本质
通过以上,我们知道了 Go 的方法与 Go 中的类型是通过 receiver 联系在一起,我们可以为任何非内置原生类型定义方法,比如下面的类型 T:
type T struct {
a int
}
func (t T) Get() int {
return t.a
}
func (t *T) Set(a int) int {
t.a = a
return t.a
}
在Go 中,Go 方法中的原理是将 receiver
参数以第一个参数的身份并入到方法的参数列表中。按照这个原理,我们示例中的类型 T
和 *T
的方法,就可以分别等价转换为下面的普通函数:
// 类型T的方法Get的等价函数
func Get(t T) int {
return t.a
}
// 类型*T的方法Set的等价函数
func Set(t *T, a int) int {
t.a = a
return t.a
}
这种等价转换后的函数的类型就是方法的类型
。只不过在 Go 语言中,这种等价转换是由 Go 编译器在编译和生成代码时自动完成的。Go 语言规范中还提供了方法表达式
(Method Expression)的概念,可以让我们更充分地理解上面的等价转换。
以上面类型 T 以及它的方法为例,结合前面说过的 Go 方法的调用方式,我们可以得到下面代码:
var t T
t.Get()
(&t).Set(1)
我们可以用另一种方式,把上面的方法调用做一个等价替换:
var t T
T.Get(t)
(*T).Set(&t, 1)
这种直接以类型名 T
调用方法的表达方式,被称为Method Expression
。通过Method Expression
这种形式,类型 T
只能调用 T
的方法集合(Method Set)中的方法,同理类型 *T
也只能调用 *T
的方法集合中的方法。
我们看到,Method Expression
有些类似于 C++ 中的静态方法(Static Method)。在 C++ 中的静态方法使用时,以该 C++ 类的某个对象实例作为第一个参数。而 Go 语言的 Method Expression
在使用时,同样以 receiver
参数所代表的类型实例作为第一个参数。
这种通过 Method Expression
对方法进行调用的方式,与我们之前所做的方法到函数的等价转换是如出一辙的。所以,Go 语言中的方法的本质就是,一个以方法的 receiver
参数作为第一个参数的普通函数。
而且,Method Expression
就是 Go 方法本质的最好体现,因为方法自身的类型就是一个普通函数的类型,我们甚至可以将它作为右值,赋值给一个函数类型的变量,比如下面示例:
func main() {
var t T
f1 := (*T).Set // f1的类型,也是*T类型Set方法的类型:func (t *T, int)int
f2 := T.Get // f2的类型,也是T类型Get方法的类型:func(t T)int
fmt.Printf("the type of f1 is %T\n", f1) // the type of f1 is func(*main.T, int) int
fmt.Printf("the type of f2 is %T\n", f2) // the type of f2 is func(main.T) int
f1(&t, 3)
fmt.Println(f2(t)) // 3
}
三、巧解难题
我们来看一段代码:
package main
import (
"fmt"
"time"
)
type field struct {
name string
}
func (p *field) print() {
fmt.Println(p.name)
}
func main() {
data1 := []*field{{"one"}, {"two"}, {"three"}}
for _, v := range data1 {
go v.print()
}
data2 := []field{{"four"}, {"five"}, {"six"}}
for _, v := range data2 {
go v.print()
}
time.Sleep(3 * time.Second)
}
这段代码在我的多核 macOS 上的运行结果是这样(由于 Goroutine 调度顺序不同,你自己的运行结果中的行序可能与下面的有差异):
one
two
three
six
six
six
为什么对 data2 迭代输出的结果是三个“six”,而不是 four、five、six?
我们来分析一下。首先,我们根据 Go 方法的本质,也就是一个以方法的 receiver
参数作为第一个参数的普通函数,对这个程序做个等价变换。这里我们利用 Method Expression
方式,等价变换后的源码如下:
type field struct {
name string
}
func (p *field) print() {
fmt.Println(p.name)
}
func main() {
data1 := []*field{{"one"}, {"two"}, {"three"}}
for _, v := range data1 {
go (*field).print(v)
}
data2 := []field{{"four"}, {"five"}, {"six"}}
for _, v := range data2 {
go (*field).print(&v)
}
time.Sleep(3 * time.Second)
}
这段代码中,我们把对 field
的方法 print
的调用,替换为 Method Expression
形式,替换前后的程序输出结果是一致的。但变换后,问题是不是豁然开朗了!我们可以很清楚地看到使用 go
关键字启动一个新 Goroutine 时,Method Expression
形式的 print
函数是如何绑定参数的:
- 迭代
data1
时,由于data1
中的元素类型是field
指针 (*field
),因此赋值后v
就是元素地址,与print
的receiver
参数类型相同,每次调用(*field).print
函数时直接传入的v
即可,实际上传入的也是各个field
元素的地址。 - 迭代
data2
时,由于data2
中的元素类型是field
(非指针),与print
的receiver
参数类型不同,因此需要将其取地址后再传入(*field).print
函数。这样每次传入的&v
实际上是变量v
的地址,而不是切片data2
中各元素的地址。
在《Go 的 for 循环,仅此一种》中,我们学习过 for range
使用时应注意的几个问题,其中循环变量复用是关键的一个。这里的 v
在整个 for range
过程中只有一个,因此 data2
迭代完成之后,v
是元素 "six" 的拷贝。
这样,一旦启动的各个子 goroutine 在 main goroutine 执行到 Sleep
时才被调度执行,那么最后的三个 goroutine 在打印 &v
时,实际打印的也就是在 v
中存放的值 "six"。而前三个子 goroutine 各自传入的是元素 "one"、"two" 和 "three" 的地址,所以打印的就是 "one"、"two" 和 "three" 了。
那么原程序要如何修改,才能让它按我们期望,输出“one”、“two”、“three”、“four”、 “five”、“six”呢?
其实,我们只需要将 field 类型 print 方法的 receiver 类型由 *field
改为 field
就可以了。我们直接来看一下修改后的代码:
type field struct {
name string
}
func (p field) print() {
fmt.Println(p.name)
}
func main() {
data1 := []*field{{"one"}, {"two"}, {"three"}}
for _, v := range data1 {
go v.print()
}
data2 := []field{{"four"}, {"five"}, {"six"}}
for _, v := range data2 {
go v.print()
}
time.Sleep(3 * time.Second)
}
修改后的程序的输出结果是这样的(因 Goroutine 调度顺序不同,在你的机器上的结果输出顺序可能会有不同):
one
two
three
four
five
six
标签:本质,类型,参数,func,receiver,Go,方法
From: https://www.cnblogs.com/taoxiaoxin/p/17809869.html