Golang面向对象编程（一）

news2025/1/12 20:59:35

文章目录

  • 结构体
    • 基本介绍
    • 结构体定义方式
    • 创建结构体变量
    • 结构体内存对齐
    • 结构体类型转换
    • 字段的Tag标签
  • 方法
    • 基本介绍
    • 方法的定义和调用
    • 方法调用的传参机制
    • String方法

结构体

基本介绍

基本介绍

  • Go支持面向对象编程特性，包括封装、继承和多态，但Go中没有类（class）而是基于结构体（struct）来实现OOP特性的。
  • 结构体是一种聚合的数据类型，是由零个或多个任意类型的值聚合成的实体，结构体中的成员称为结构体的字段。
  • 在编程过程中，通常将一类事物的特性提取出来，形成一个结构体类型，然后基于这个结构体类型创建出多个实例。

结构体定义方式

结构体定义方式

Go中结构体定义的基本语法如下：

在这里插入图片描述

使用案例如下：

// 定义结构体
type Student struct {
	Name   string
	Age    int
	Gender string
}

结构体是值类型，不同结构体变量的字段是独立的，互不影响。如下：

在这里插入图片描述

说明一下：

  • 结构体中字段的类型可以是任意类型，包括基本数据类型、数组、引用类型以及自定义类型。

创建结构体变量

创建结构体变量

方式一： 指明结构体的类型，结构体字段采用对应的默认值。

var stu1 Student
fmt.Printf("stu1 = %v\n", stu1)      // stu1 = { 0 }
fmt.Printf("stu1 type = %T\n", stu1) // stu1 type = main.Student

方式二： 指明结构体的类型，并初始化结构体字段。

var stu2 = Student{"Alice", 12, "女"}
fmt.Printf("stu2 = %v\n", stu2)      // stu2 = {Alice 12 女}
fmt.Printf("stu2 type = %T\n", stu2) // stu2 type = main.Student

方式三： 指明结构体的类型，并通过字段名的方式初始化结构体字段。

var stu3 = Student{
	Name:   "Alice",
	Age:    12,
	Gender: "女",
}
fmt.Printf("stu3 = %v\n", stu3)      // stu3 = {Alice 12 女}
fmt.Printf("stu3 type = %T\n", stu3) // stu3 type = main.Student

方式四： 通过new函数创建指定类型的结构体变量，得到指向结构体变量的指针。

var stu4 = new(Student)
fmt.Printf("stu4 = %v\n", stu4)      // stu4 = &{ 0 }
fmt.Printf("stu4 type = %T\n", stu4) // stu4 type = *main.Student

方式五： 指明结构体的类型，并初始化结构体字段，得到指向结构体变量的指针。

var stu5 = &Student{"Alice", 12, "女"}
fmt.Printf("stu5 = %v\n", stu5)      // stu5 = &{Alice 12 女}
fmt.Printf("stu5 type = %T\n", stu5) // stu5 type = *main.Student

方式六： 指明结构体的类型，并通过字段名的方式初始化结构体字段，得到指向结构体变量的指针。

var stu6 = &Student{
	Name:   "Alice",
	Age:    12,
	Gender: "女",
}
fmt.Printf("stu6 = %v\n", stu6)      // stu6 = &{Alice 12 女}
fmt.Printf("stu6 type = %T\n", stu6) // stu6 type = *main.Student

说明一下：

  • 在创建结构体变量并初始化结构体字段时，如果通过字段名的方式对结构体字段进行初始化，那么可以不需要对所有字段都进行初始化，没有初始化的字段将会采用对应的默认值，否则需要对结构体所有字段进行初始化，并且初始化的顺序必须与结构体字段的定义顺序相同。

结构体内存对齐

结构体内存对齐规则

Go中结构体的大小遵循结构体的对齐规则：

  1. 结构体中第一个字段，对齐到结构体的首地址处。
  2. 结构体中的其他字段，对齐到各自对齐数的整数倍的地址处。
  3. 结构体的总大小为最大对齐数（每个字段都有一个对齐数）的整数倍。
  4. 如果嵌套了结构体，嵌套结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处。

其中，不同类型字段的对齐数可能不同，通过unsafe包中的Alignof函数可以获取指定类型对应的对齐数。

结构体大小计算案例

下面代码中分别获取了Student结构体中各个字段的对齐数和大小。如下：

package main

import (
	"fmt"
	"unsafe"
)

type Student struct {
	Name   string
	Age    uint8
	Gender string
}

func main() {
	var stu = Student{"Alice", 12, "女"}
	fmt.Printf("Name align number = %d\n", unsafe.Alignof(stu.Name))     // Name align number = 8
	fmt.Printf("Name size = %d\n", unsafe.Sizeof(stu.Name))              // Name size = 16
	fmt.Printf("Age align number = %d\n", unsafe.Alignof(stu.Age))       // Age align number = 8
	fmt.Printf("Age size = %d\n", unsafe.Sizeof(stu.Age))                // Age size = 1
	fmt.Printf("Gender align number = %d\n", unsafe.Alignof(stu.Gender)) // Gender align number = 8
	fmt.Printf("Gender size = %d\n", unsafe.Sizeof(stu.Gender))          // Gender size = 16
	
	fmt.Printf("stu align number = %d\n", unsafe.Alignof(stu))           // stu align number = 8
	fmt.Printf("stu size = %d\n", unsafe.Sizeof(stu))                    // stu size = 40
}

上述结构体变量在内存中的布局如下：

在这里插入图片描述

说明一下：

  • 图中的内存以字节为单位进行划分，内存旁边的小标号，表示当前位置相对于结构体起始位置的偏移量。
  • Name作为结构体中的第一个字段，对齐到结构体的首地址处，图中黄色部分表示Name字段占用的内存，共16字节。
  • Age字段对齐到8的整数倍处，图中粉红色部分表示Age字段占用的内存，共1字节。
  • Gender字段对齐到8的整数倍处，图中蓝色部分表示Gender字段占用的内存，共16字节。
  • 结构体的总大小为最大对齐数的整数倍，即8的整数倍，所以该结构体的大小为40字节。

结构体类型转换

结构体类型转换

Go中的结构体类型是自定义类型，自定义类型之间可以进行类型转换，但要求这两个自定义类型拥有完全相同的字段名、字段个数和字段类型，并且字段的声明顺序也必须相同。如下：

package main

import "fmt"

type Student struct {
	Name   string
	Age    int
	Gender string
}

type Person struct {
	Name   string
	Age    int
	Gender string
}

func main() {
	var per = Person{"Alice", 12, "女"}
	var stu Student = Student(per) // 类型转换
	fmt.Printf("stu = %v\n", stu)  // stu = {Alice 12 女}
}

Go中可以通过type给自定义类型取别名，但编译器会认为这是一个新的数据类型，在相互赋值时需要进行类型转换，无法直接赋值。如下：

package main

import "fmt"

type Student struct {
	Name   string
	Age    int
	Gender string
}

type Stu Student

func main() {
	var student = Student{"Alice", 12, "女"}
	var stu Stu = Stu(student)    // 类型转换
	fmt.Printf("stu = %v\n", stu) // stu = {Alice 12 女}
}

字段的Tag标签

字段的Tag标签

在定义结构体时，可以在每个结构体字段的后面设置tag标签，并用反引号将其包裹起来。tag标签可以用于存储与字段相关的信息，例如数据库列名、JSON序列化配置、表单验证等。如下：

package main

import (
	"encoding/json"
	"fmt"
)

type Student struct {
	Name   string `json:"name"`
	Age    int    `json:"age"`
	Gender string `json:"gender"`
}

func main() {
	// json序列化
	var stu1 = Student{"Alice", 12, "女"}
	data, err := json.Marshal(stu1)
	if err != nil {
		fmt.Printf("json serialize error, err = %v\n", err)
		return
	}
	fmt.Printf("json string = %v\n", string(data)) // json string = {"name":"Alice","age":12,"gender":"女"}

	// json反序列
	var stu2 Student
	fmt.Printf("stu2 = %v\n", stu2) // stu2 = { 0 }
	err = json.Unmarshal(data, &stu2)
	if err != nil {
		fmt.Printf("json unserialize error, err = %v\n", err)
		return
	}
	fmt.Printf("stu2 = %v\n", stu2) // stu2 = {Alice 12 女}
}

说明一下：

  • 标签的一般形式是key:"value"，其中key表示标签的名称，value表示与该标签相关的值，多个标签可以用空格分隔，通过Go中的反射机制可以获取标签的信息。
  • 上述代码中通过字段标签，分别指定了结构体各个字段在JSON序列化时的名称，可以看到序列化后的JSON字符串中使用的字段名称就是标签中指定的名称，如果没有指定那么在JSON序列化时会默认使用字段名。
  • Marshal是encoding/json包中的函数，用于进行JSON序列化，该函数接收任意类型的参数，如果序列化成功，则序列化后的JSON字符串通过第一个返回值返回，如果序列化失败，则会通过第二个返回值返回错误原因。
  • Unmarshal是encoding/json包中的函数，用于进行JSON反序列化，该函数接收两个参数，第一个参数是待反序列化的字符串，第二个参数作为输出型参数接收反序列化的结果，如果反序列化失败，则通过返回值返回错误原因。
  • Marshal函数进行JSON序列化时，返回的JSON字符串是[]byte类型的，Unmarshal函数在进行JSON反序列化时，要求传入的JSON字符串也是[]byte类型的，在使用时注意进行类型转换。

方法

基本介绍

基本介绍

  • Go中的方法指的是与特定类型关联的函数，它们为类型提供了行为和操作方式，并允许类型的实例对这些方法进行调用。
  • Go语言规定方法和类型的定义必须在同一个包中，使得类型与方法紧密耦合在一起，这有助于保持代码的模块化和可读性。此外，将方法与类型定义在同一个包，保证了方法能够访问类型不可导出的字段和方法，并能有效避免其他包对类型的行为进行修改。

方法的定义和调用

方法的定义和调用

Go中方法定义的基本语法如下：

在这里插入图片描述

创建类型的实例后，通过实例.方法名的方式即可调用对应的方法。如下：

package main

import "fmt"

type Student struct {
	Name   string
	Age    int
	Gender string
}

func (stu Student) PrintAge() {
	fmt.Printf("age = %d\n", stu.Age)
}

func (stu *Student) AgeAdd() {
	stu.Age++
}

func main() {
	var stu = Student{"Alice", 12, "女"}
	stu.AgeAdd()
	stu.PrintAge() // Alice age = 13
}

说明一下：

  • 上述代码中定义了Student类型，并为该类型定义（绑定）了两个方法，分别是PrintAge和AgeAdd。
  • 在定义方法时，receiver type表示该方法与type类型进行绑定，当通过实例调用方法时会将实例传递给receiver。如果希望在方法中改变实例的值，需要将type设置为对应类型的指针类型。
  • 方法的访问控制与函数相同，方法名首字母小写只能在本包中访问，方法名首字母大写可以在本包和其他包访问。
  • 通过结构体指针访问结构体字段时，Go语言会自动对指针进行解引用操作，因此代码中的stu.Age++等价于(*stu).Age++。

方法调用的传参机制

方法调用的传参机制

在Go中，不仅可以通过实例来调用其绑定的方法，通过实例的指针同样能够完成方法的调用。如下：

package main

import "fmt"

type Student struct {
	Name   string
	Age    int
	Gender string
}

func (stu Student) PrintAge() {
	fmt.Printf("%s age = %d\n", stu.Name, stu.Age)
}

func (stu *Student) AgeAdd() {
	stu.Age++
}

func main() {
	// 结构体变量调用方法
	var stu1 = Student{"Alice", 12, "女"}
	stu1.AgeAdd()
	stu1.PrintAge() // Alice age = 13

	// 结构体指针调用方法
	var stu2 = &Student{"Bob", 14, "男"}
	stu2.AgeAdd()
	stu2.PrintAge() // Bob age = 15
}

说明一下：

  • 通过实例和实例的指针均能完成方法的调用，但在调用方法时，实例具体的传参形式由对应方法的绑定类型决定。
  • 如果被调用方法绑定的是类型，则调用方法时实例以值拷贝的方式传递给方法中的receiver参数；如果被调用方法绑定的是类型的指针，则调用方法时实例以地址拷贝的方式传递给方法中的receiver参数。

String方法

String方法

在Go中，如果一个类型实现了String方法，那么在使用fmt包中的函数打印该类型变量时，就会输出String方法返回的字符串。如下：

package main

import "fmt"

type Student struct {
	Name   string
	Age    int
	Gender string
}

func (stu Student) String() string {
	return fmt.Sprintf("%s是一个%d岁的%s孩\n", stu.Name, stu.Age, stu.Gender)
}

func main() {
	var stu = Student{"Alice", 12, "女"}
	fmt.Printf("stu = %v\n", stu) // stu = Alice是一个12岁的女孩
}

说明一下：

  • 在使用fmt包中的函数打印变量时，如果该变量类型实现了String方法，那么在打印变量时会通过调用String方法来获取字符串并输出，否则会根据变量的类型进行默认的格式化操作并输出。

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