Go 语言结构 – 高级篇（函数、变量作用域、数组、指针、结构体、切片、Range、Map）

Go 语言函数

函数是基本的代码块，用于执行一个任务。

Go 语言最少有个 main() 函数。

你可以通过函数来划分不同功能，逻辑上每个函数执行的是指定的任务。

函数声明告诉了编译器函数的名称，返回类型，和参数。

Go 语言标准库提供了多种可动用的内置的函数。例如，len() 函数可以接受不同类型参数并返回该类型的长度。如果我们传入的是字符串则返回字符串的长度，如果传入的是数组，则返回数组中包含的元素个数。

函数定义

Go 语言函数定义格式如下：

func function_name( [parameter list] ) [return_types] {
   函数体
}

函数定义解析：

• func：函数由 func 开始声明
• function_name：函数名称，参数列表和返回值类型构成了函数签名。
• parameter list：参数列表，参数就像一个占位符，当函数被调用时，你可以将值传递给参数，这个值被称为实际参数。参数列表指定的是参数类型、顺序、及参数个数。参数是可选的，也就是说函数也可以不包含参数。
• return_types：返回类型，函数返回一列值。return_types 是该列值的数据类型。有些功能不需要返回值，这种情况下 return_types 不是必须的。
• 函数体：函数定义的代码集合。

以下实例为 max() 函数的代码，该函数传入两个整型参数 num1 和 num2，并返回这两个参数的最大值:

/* 函数返回两个数的最大值 */
func max(num1, num2 int) int {
   /* 声明局部变量 */
   var result int

   if (num1 > num2) {
      result = num1
   } else {
      result = num2
   }
   return result 
}

函数调用

当创建函数时，你定义了函数需要做什么，通过调用该函数来执行指定任务。

调用函数，向函数传递参数，并返回值，例如：

package main

import "fmt"

func main() {
   /* 定义局部变量 */
   var a int = 100
   var b int = 200
   var ret int

   /* 调用函数并返回最大值 */
   ret = max(a, b)

   fmt.Printf( "最大值是 : %d\n", ret )
}

/* 函数返回两个数的最大值 */
func max(num1, num2 int) int {
   /* 定义局部变量 */
   var result int

   if (num1 > num2) {
      result = num1
   } else {
      result = num2
   }
   return result 
}

以上实例在 main() 函数中调用 max（）函数，执行结果为：

最大值是: 200

函数返回多个值

Go 函数可以返回多个值，例如：

package main
import "fmt"
func swap(x, y string) (string, string) {
   return y, x
}

func main() {
   a, b := swap("Google", "Runoob")
   fmt.Println(a, b)
}

以上实例执行结果为：

Runoob Google

函数参数

函数如果使用参数，该变量可称为函数的形参。

形参就像定义在函数体内的局部变量。

调用函数，可以通过两种方式来传递参数：

默认情况下，Go 语言使用的是值传递，即在调用过程中不会影响到实际参数。

函数用法

Go 语言变量作用域

作用域为已声明标识符所表示的常量、类型、变量、函数或包在源代码中的作用范围。

Go 语言中变量可以在三个地方声明：

• 函数内定义的变量称为局部变量
• 函数外定义的变量称为全局变量
• 函数定义中的变量称为形式参数

接下来让我们具体了解局部变量、全局变量和形式参数。

局部变量

在函数体内声明的变量称之为局部变量，它们的作用域只在函数体内，参数和返回值变量也是局部变量。

全局变量

在函数体外声明的变量称之为全局变量，全局变量可以在整个包甚至外部包（被导出后）使用。

Go 语言程序中全局变量与局部变量名称可以相同，但是函数内的局部变量会被优先考虑。实例如下：

package main

import "fmt"

/* 声明全局变量 */
var g int = 20

func main() {
   /* 声明局部变量 */
   var g int = 10

   fmt.Printf ("结果： g = %d\n",  g)
}

以上实例执行输出结果为：

结果： g = 10

形式参数

形式参数会作为函数的局部变量来使用。

初始化局部和全局变量

不同类型的局部和全局变量默认值为：

Go 语言数组

Go 语言提供了数组类型的数据结构。

数组是具有相同唯一类型的一组已编号且长度固定的数据项序列，这种类型可以是任意的原始类型例如整型、字符串或者自定义类型。

相对于去声明 number0, number1, …, number99 的变量，使用数组形式 numbers[0], numbers[1] …, numbers[99] 更加方便且易于扩展。

数组元素可以通过索引（位置）来读取（或者修改），索引从 0 开始，第一个元素索引为 0，第二个索引为 1，以此类推。

声明数组

Go 语言数组声明需要指定元素类型及元素个数，语法格式如下：

var variable_name [SIZE] variable_type

以上为一维数组的定义方式。例如以下定义了数组 balance 长度为 10 类型为 float32：

var balance [10] float32

初始化数组

以下演示了数组初始化：

var balance = [5]float32{1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0}

我们也可以通过字面量在声明数组的同时快速初始化数组：

balance := [5]float32{1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0}

如果数组长度不确定，可以使用 … 代替数组的长度，编译器会根据元素个数自行推断数组的长度：

var balance = [...]float32{1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0}
或
balance := [...]float32{1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0}

如果设置了数组的长度，我们还可以通过指定下标来初始化元素：

//  将索引为 1 和 3 的元素初始化
balance := [5]float32{1:2.0,3:7.0}

初始化数组中 {} 中的元素个数不能大于 [] 中的数字。

如果忽略 [] 中的数字不设置数组大小，Go 语言会根据元素的个数来设置数组的大小：

balance[4] = 50.0

访问数组元素

数组元素可以通过索引（位置）来读取。格式为数组名后加中括号，中括号中为索引的值。

Go 语言多维数组

Go 语言支持多维数组，以下为常用的多维数组声明方式：

var variable_name [SIZE1][SIZE2]...[SIZEN] variable_type

以下实例声明了三维的整型数组：

var threedim [5][10][4]int

二维数组

二维数组是最简单的多维数组，二维数组本质上是由一维数组组成的。二维数组定义方式如下：

var arrayName [ x ][ y ] variable_type

二维数组中的元素可通过 arrayName[ i ][ j ] 来访问。

package main
import "fmt"
func main() {
    // Step 1: 创建数组
    values := [][]int{}

    // Step 2: 使用 appped() 函数向空的二维数组添加两行一维数组
    row1 := []int{1, 2, 3}
    row2 := []int{4, 5, 6}
    values = append(values, row1)
    values = append(values, row2)

    // Step 3: 显示两行数据
    fmt.Println("Row 1")
    fmt.Println(values[0])
    fmt.Println("Row 2")
    fmt.Println(values[1])

    // Step 4: 访问第一个元素
    fmt.Println("第一个元素为：")
    fmt.Println(values[0][0])
}

以上实例运行输出结果为：

Row 1
[1 2 3]
Row 2
[4 5 6]
第一个元素为：
1

初始化二维数组

多维数组可通过大括号来初始值。以下实例为一个 3 行 4 列的二维数组：

a := [3][4]int{  
 {0, 1, 2, 3} ,   /*  第一行索引为 0 */
 {4, 5, 6, 7} ,   /*  第二行索引为 1 */
 {8, 9, 10, 11},   /* 第三行索引为 2 */
}

注意：以上代码中倒数第二行的 } 必须要有逗号，因为最后一行的 } 不能单独一行，也可以写成这样：

a := [3][4]int{  
 {0, 1, 2, 3} ,   /*  第一行索引为 0 */
 {4, 5, 6, 7} ,   /*  第二行索引为 1 */
 {8, 9, 10, 11}}   /* 第三行索引为 2 */

访问二维数组

二维数组通过指定坐标来访问。如数组中的行索引与列索引，例如：

val := a[2][3]
或
var value int = a[2][3]

Go 语言向函数传递数组

如果你想向函数传递数组参数，你需要在函数定义时，声明形参为数组，我们可以通过以下两种方式来声明：

方式一：形参设定数组大小

void myFunction(param [10]int) {
    ...
}

方式二：形参未设定数组大小

void myFunction(param []int) {
    ...
}

func getAverage(arr []int, size int) float32 {
   var i int
   var avg, sum float32  

   for i = 0; i < size; ++i {
      sum += arr[i]
   }

   avg = sum / size

   return avg;
}

Go 语言指针

我们都知道，变量是一种使用方便的占位符，用于引用计算机内存地址。

Go 语言的取地址符是 &，放到一个变量前使用就会返回相应变量的内存地址。

以下实例演示了变量在内存中地址：

package main
import "fmt"
func main() {
   var a int = 10   
   fmt.Printf("变量的地址: %x\n", &a)
}

执行以上代码输出结果为：

变量的地址: 20818a220

什么是指针

一个指针变量指向了一个值的内存地址。

类似于变量和常量，在使用指针前你需要声明指针。指针声明格式如下：

var var_name *var-type

var-type 为指针类型，var_name 为指针变量名，* 号用于指定变量是作为一个指针。以下是有效的指针声明：

var ip *int        /* 指向整型*/
var fp *float32    /* 指向浮点型 */

如何使用指针

指针使用流程：

• 定义指针变量。
• 为指针变量赋值。
• 访问指针变量中指向地址的值。

在指针类型前面加上 * 号（前缀）来获取指针所指向的内容。

Go 空指针

当一个指针被定义后没有分配到任何变量时，它的值为 nil。

nil 指针也称为空指针。

nil在概念上和其它语言的null、None、nil、NULL一样，都指代零值或空值。

一个指针变量通常缩写为 ptr。

空指针判断：

if(ptr != nil)     /* ptr 不是空指针 */
if(ptr == nil)    /* ptr 是空指针 */

Go 语言结构体

Go 语言中数组可以存储同一类型的数据，但在结构体中我们可以为不同项定义不同的数据类型。

结构体是由一系列具有相同类型或不同类型的数据构成的数据集合。

结构体表示一项记录，比如保存图书馆的书籍记录，每本书有以下属性：

• Title ：标题
• Author ： 作者
• Subject：学科
• ID：书籍ID

定义结构体

结构体定义需要使用 type 和 struct 语句。struct 语句定义一个新的数据类型，结构体中有一个或多个成员。type 语句设定了结构体的名称。结构体的格式如下：

type struct_variable_type struct {
   member definition
   member definition
   ...
   member definition
}

一旦定义了结构体类型，它就能用于变量的声明，语法格式如下：

variable_name := structure_variable_type {value1, value2...valuen}
或
variable_name := structure_variable_type { key1: value1, key2: value2..., keyn: valuen}

package main
import "fmt"
type Books struct {
   title string
   author string
   subject string
   book_id int
}

func main() {
    // 创建一个新的结构体
    fmt.Println(Books{"Go 语言", "www.runoob.com", "Go 语言教程", 6495407})

    // 也可以使用 key => value 格式
    fmt.Println(Books{title: "Go 语言", author: "www.runoob.com", subject: "Go 语言教程", book_id: 6495407})

    // 忽略的字段为 0 或 空
   fmt.Println(Books{title: "Go 语言", author: "www.runoob.com"})
}

输出结果为：

{Go 语言 www.runoob.com Go 语言教程 6495407}
{Go 语言 www.runoob.com Go 语言教程 6495407}
{Go 语言 www.runoob.com  0}

访问结构体成员

如果要访问结构体成员，需要使用点号 . 操作符，格式为：

结构体.成员名

结构体作为函数参数

你可以像其他数据类型一样将结构体类型作为参数传递给函数。

package main
import "fmt"
type Books struct {
   title string
   author string
   subject string
   book_id int
}
func main() {
   var Book1 Books        /* 声明 Book1 为 Books 类型 */
   var Book2 Books        /* 声明 Book2 为 Books 类型 */

   /* book 1 描述 */
   Book1.title = "Go 语言"
   Book1.author = "www.runoob.com"
   Book1.subject = "Go 语言教程"
   Book1.book_id = 6495407

   /* book 2 描述 */
   Book2.title = "Python 教程"
   Book2.author = "www.runoob.com"
   Book2.subject = "Python 语言教程"
   Book2.book_id = 6495700

   /* 打印 Book1 信息 */
   printBook(Book1)

   /* 打印 Book2 信息 */
   printBook(Book2)
}

func printBook( book Books ) {
   fmt.Printf( "Book title : %s\n", book.title)
   fmt.Printf( "Book author : %s\n", book.author)
   fmt.Printf( "Book subject : %s\n", book.subject)
   fmt.Printf( "Book book_id : %d\n", book.book_id)
}

以上实例执行运行结果为：

Book title : Go 语言
Book author : www.runoob.com
Book subject : Go 语言教程
Book book_id : 6495407
Book title : Python 教程
Book author : www.runoob.com
Book subject : Python 语言教程
Book book_id : 6495700

结构体指针

你可以定义指向结构体的指针类似于其他指针变量，格式如下：

var struct_pointer *Books

以上定义的指针变量可以存储结构体变量的地址。查看结构体变量地址，可以将 & 符号放置于结构体变量前：

struct_pointer = &Book1

使用结构体指针访问结构体成员，使用 “.” 操作符：

struct_pointer.title

Go 语言切片(Slice)

Go 语言切片是对数组的抽象。

Go 数组的长度不可改变，在特定场景中这样的集合就不太适用，Go 中提供了一种灵活，功能强悍的内置类型切片(“动态数组”)，与数组相比切片的长度是不固定的，可以追加元素，在追加时可能使切片的容量增大。

定义切片

你可以声明一个未指定大小的数组来定义切片：

var identifier []type

切片不需要说明长度。

或使用 make() 函数来创建切片：

var slice1 []type = make([]type, len)

也可以简写为

slice1 := make([]type, len)

也可以指定容量，其中 capacity 为可选参数。

make([]T, length, capacity)

这里 len 是数组的长度并且也是切片的初始长度。

切片初始化

s :=[] int {1,2,3}

直接初始化切片，[] 表示是切片类型，{1,2,3} 初始化值依次是 1,2,3，其 cap=len=3。

s := arr[:]

初始化切片 s，是数组 arr 的引用。

s := arr[startIndex:endIndex]

将 arr 中从下标 startIndex 到 endIndex-1 下的元素创建为一个新的切片。

s := arr[startIndex:]

默认 endIndex 时将表示一直到arr的最后一个元素。

s := arr[:endIndex]

默认 startIndex 时将表示从 arr 的第一个元素开始。

s1 := s[startIndex:endIndex]

通过切片 s 初始化切片 s1。

s :=make([]int,len,cap)

通过内置函数 make() 初始化切片s，[]int 标识为其元素类型为 int 的切片。

len() 和 cap() 函数

切片是可索引的，并且可以由 len() 方法获取长度。

切片提供了计算容量的方法 cap() 可以测量切片最长可以达到多少。

package main
import "fmt"
func main() {
   var numbers = make([]int,3,5)
   printSlice(numbers)
}

func printSlice(x []int){
   fmt.Printf("len=%d cap=%d slice=%v\n",len(x),cap(x),x)
}

以上实例运行输出结果为:

len=3 cap=5 slice=[0 0 0]

空(nil)切片

一个切片在未初始化之前默认为 nil，长度为 0，实例如下：

package main
import "fmt"
func main() {
   var numbers []int
   printSlice(numbers)
   if(numbers == nil){
      fmt.Printf("切片是空的")
   }
}

func printSlice(x []int){
   fmt.Printf("len=%d cap=%d slice=%v\n",len(x),cap(x),x)
}

以上实例运行输出结果为:

len=0 cap=0 slice=[]
切片是空的

切片截取

可以通过设置下限及上限来设置截取切片 [lower-bound:upper-bound]，实例如下：

package main
import "fmt"
func main() {
   /* 创建切片 */
   numbers := []int{0,1,2,3,4,5,6,7,8}   
   printSlice(numbers)

   /* 打印原始切片 */
   fmt.Println("numbers ==", numbers)

   /* 打印子切片从索引1(包含) 到索引4(不包含)*/
   fmt.Println("numbers[1:4] ==", numbers[1:4])

   /* 默认下限为 0*/
   fmt.Println("numbers[:3] ==", numbers[:3])

   /* 默认上限为 len(s)*/
   fmt.Println("numbers[4:] ==", numbers[4:])

   numbers1 := make([]int,0,5)
   printSlice(numbers1)

   /* 打印子切片从索引  0(包含) 到索引 2(不包含) */
   number2 := numbers[:2]
   printSlice(number2)

   /* 打印子切片从索引 2(包含) 到索引 5(不包含) */
   number3 := numbers[2:5]
   printSlice(number3)
}

func printSlice(x []int){
   fmt.Printf("len=%d cap=%d slice=%v\n",len(x),cap(x),x)
}

执行以上代码输出结果为：

len=9 cap=9 slice=[0 1 2 3 4 5 6 7 8]
numbers == [0 1 2 3 4 5 6 7 8]
numbers[1:4] == [1 2 3]
numbers[:3] == [0 1 2]
numbers[4:] == [4 5 6 7 8]
len=0 cap=5 slice=[]
len=2 cap=9 slice=[0 1]
len=3 cap=7 slice=[2 3 4]

append() 和 copy() 函数

如果想增加切片的容量，我们必须创建一个新的更大的切片并把原分片的内容都拷贝过来。

下面的代码描述了从拷贝切片的 copy 方法和向切片追加新元素的 append 方法。

package main
import "fmt"
func main() {
   var numbers []int
   printSlice(numbers)

   /* 允许追加空切片 */
   numbers = append(numbers, 0)
   printSlice(numbers)

   /* 向切片添加一个元素 */
   numbers = append(numbers, 1)
   printSlice(numbers)

   /* 同时添加多个元素 */
   numbers = append(numbers, 2,3,4)
   printSlice(numbers)

   /* 创建切片 numbers1 是之前切片的两倍容量*/
   numbers1 := make([]int, len(numbers), (cap(numbers))*2)

   /* 拷贝 numbers 的内容到 numbers1 */
   copy(numbers1, numbers)
   printSlice(numbers1)   
}

func printSlice(x []int){
   fmt.Printf("len=%d cap=%d slice=%v\n",len(x),cap(x),x)
}

以上代码执行输出结果为：

len=0 cap=0 slice=[]
len=1 cap=1 slice=[0]
len=2 cap=2 slice=[0 1]
len=5 cap=6 slice=[0 1 2 3 4]
len=5 cap=12 slice=[0 1 2 3 4]

Go 语言范围(Range)

Go 语言中 range 关键字用于 for 循环中迭代数组(array)、切片(slice)、通道(channel)或集合(map)的元素。在数组和切片中它返回元素的索引和索引对应的值，在集合中返回 key-value 对。

package main
import "fmt"
func main() {
    //这是我们使用range去求一个slice的和。使用数组跟这个很类似
    nums := []int{2, 3, 4}
    sum := 0
    for _, num := range nums {
        sum += num
    }
    fmt.Println("sum:", sum)
    //在数组上使用range将传入index和值两个变量。上面那个例子我们不需要使用该元素的序号，所以我们使用空白符"_"省略了。有时侯我们确实需要知道它的索引。
    for i, num := range nums {
        if num == 3 {
            fmt.Println("index:", i)
        }
    }
    //range也可以用在map的键值对上。
    kvs := map[string]string{"a": "apple", "b": "banana"}
    for k, v := range kvs {
        fmt.Printf("%s -> %s\n", k, v)
    }
    //range也可以用来枚举Unicode字符串。第一个参数是字符的索引，第二个是字符（Unicode的值）本身。
    for i, c := range "go" {
        fmt.Println(i, c)
    }
}

以上实例运行输出结果为：

sum: 9
index: 1
a -> apple
b -> banana
0 103
1 111

Go 语言Map(集合)

Map 是一种无序的键值对的集合。Map 最重要的一点是通过 key 来快速检索数据，key 类似于索引，指向数据的值。

Map 是一种集合，所以我们可以像迭代数组和切片那样迭代它。不过，Map 是无序的，我们无法决定它的返回顺序，这是因为 Map 是使用 hash 表来实现的。

定义 Map

可以使用内建函数 make 也可以使用 map 关键字来定义 Map:

/* 声明变量，默认 map 是 nil */
var map_variable map[key_data_type]value_data_type

/* 使用 make 函数 */
map_variable := make(map[key_data_type]value_data_type)

如果不初始化 map，那么就会创建一个 nil map。nil map 不能用来存放键值对。

package main
import "fmt"
func main() {
    var countryCapitalMap map[string]string /*创建集合 */
    countryCapitalMap = make(map[string]string)

    /* map插入key - value对,各个国家对应的首都 */
    countryCapitalMap [ "France" ] = "巴黎"
    countryCapitalMap [ "Italy" ] = "罗马"
    countryCapitalMap [ "Japan" ] = "东京"
    countryCapitalMap [ "India " ] = "新德里"

    /*使用键输出地图值 */ 
    for country := range countryCapitalMap {
        fmt.Println(country, "首都是", countryCapitalMap [country])
    }

    /*查看元素在集合中是否存在 */
    capital, ok := countryCapitalMap [ "American" ] /*如果确定是真实的,则存在,否则不存在 */
    /* fmt.Println(capital) */
    /* fmt.Println(ok) */
    if (ok) {
        fmt.Println("American 的首都是", capital)
    } else {
        fmt.Println("American 的首都不存在")
    }
}

以上实例运行结果为：

France 首都是 巴黎
Italy 首都是 罗马
Japan 首都是 东京
India  首都是 新德里
American 的首都不存在

delete() 函数

delete() 函数用于删除集合的元素, 参数为 map 和其对应的 key。

package main
import "fmt"
func main() {
    /* 创建map */
    countryCapitalMap := map[string]string{"France": "Paris", "Italy": "Rome", "Japan": "Tokyo", "India": "New delhi"}
    fmt.Println("原始地图")

    /* 打印地图 */
    for country := range countryCapitalMap {
        fmt.Println(country, "首都是", countryCapitalMap [ country ])
    }

    /*删除元素*/ delete(countryCapitalMap, "France")
    fmt.Println("法国条目被删除")

    fmt.Println("删除元素后地图")

    /*打印地图*/
    for country := range countryCapitalMap {
        fmt.Println(country, "首都是", countryCapitalMap [ country ])
    }
}

以上实例运行结果为：

原始地图
India 首都是 New delhi
France 首都是 Paris
Italy 首都是 Rome
Japan 首都是 Tokyo
法国条目被删除
删除元素后地图
Italy 首都是 Rome
Japan 首都是 Tokyo
India 首都是 New delhi