方法和接口
第四篇包含了方法和接口,可以用它们来定义对象和其行为;以及如何将所有内容贯通起来。
方法
Go 没有类。然而,可以在结构体类型上定义方法。
方法是一个带有特殊接收者参数的函数。方法接收者 出现在 func 关键字和方法名之间的参数中。
Ocean觉得GO语言中更真实的还原了方法的本质,同样的功能,我们用普通函数也可以实现。
在非结构体类型上也可以定义方法,下面的例子中给数字类型Myfloat定义了一个Abs方法。
方法接受者声明的类型,必须在定义同一个package中。方法接收者的类型不能夸包存在。
指针接收者
可以在方法定义中使用指针接收者,就是说可以使用 *T的语法来指向某个类型T,注意T本身不能是指针类型。比如下面例子中,Scale方法使用*Vertex语法来定义。
使用指针接收者的方法,可以改变指针接收者指向的值。因为方法通常会修改他们的接收者的值,所以指针接收者通常比值接收者更常见。
使用值接收者时,Scale方法在原来Vertex类型的拷贝上进行操作。例如Scale方法想要修改main方法中声明的Vertex值,就必须要使用指针接收者。
如果例子中第16行,*Vertex的结果是50,如果是Vertex则结果是5
指针和函数
同样把上面例子改写成使用指针和函数,就更好理解在方法中使用指针接收者。
方法和间接指针
对比上面的两个程序,带有指针参数的函数,必须接收一个指针传递。
var v Vertex ScaleFunc(v) // Compile error! ScaleFunc(&v) // OK
然而,带有指针接收者的方法,当方法被调用时,值传递和指针传递都会按指针传递处理
var v Vertex v.Scale(5) // OK p := &v p.Scale(10) // OK
比如语句 v.Scale(5),即使v是一个值不是指针,带有指针接收者的方法会被自动调用。其原理是,GO语言会自动的把v.Scale(5) 解释成 (&v).Scale(5), 因为Scale方法有一个指针接收者。
同样的事情也可以反向进行。接收一个值参数的函数,必须接收一个值传递。
var v Vertex fmt.Println(AbsFunc(v)) // OK fmt.Println(AbsFunc(&v)) // Compile error!
然而带有值接收者的方法,当被调用时,不管是按值传递还是指针传递,最终都会按值传递处理
var v Vertex fmt.Println(v.Abs()) // OK p := &v fmt.Println(p.Abs()) // OK
上面的例子中,p.Abs() 被GO解释成 (*p).Abs()。
选择值接收者还是指针接收者
使用指针接收者有2个原因,第一,方法能够修改其指向的值。第二,能够避免每次调用方法时,都触发目标值的拷贝,在目标值是大型结构体时,对资源利用和效率的提高更明显。
在图中的例子中,Scale和Abs方法都是用了*Vertex,即使Abs并不需要修改目标值。一般来说,值接收者和引用接收者,只会二者选其一,不会同时存在。
接口
接口类型是由一组方法定义的集合。接口类型的值可以是存放实现这些方法的任何值。
注意: 示例代码的 18行存在一个错误。 由于 Abs 只定义在 *Vertex(指针类型)上, 所以 Vertex(值类型)不满足 Abser。
接口是隐式实现的
一个类型通过实现接口的方法来实现一个接口,这句听起来有点拗口,意思就是不需要明确的关键字 implements 这种来表明实现关系。
隐式的接口把接口的定义和接口的实现做了彻底分离,接口可以出现在任何包中,不需要任何准备。
接口值的构成
在接口表皮下面,一个接口类型的值可以被看成一个元组,包含了接口值本身和其对应的具体类型:
(value, type)
就是说接口 = 值+类型。调用接口上的一个方法时,实际上是调用了,接口中对应类型中同名的方法。
接口值中含有Nil
如果接口值值中有具体类型,但是类型对象未被初始化为nil。调用接口方法时,方法实际arg参数值会是nil。有些语言中,方法调用作用在nil对象时,会触发空指针异常。但GO中可以很优雅处理nil的情况,直接进行透传。注意一个接口值中类型对象是nil时,这个接口值本身不是nil。
Nil接口
一个nil接口是指既不包含值也不包含类型的接口,在调用nil接口时,会触发运行时异常,因为在接口构成的tuple元组中没有具体的类型。
空接口
在一个接口中没定义任何方法时,被称为空接口:
interface{}
一个空接口可以包含任何类型的值,空接口是用来处理未知类型的。比如,fmt.Print接收任意多个空接口类型的参数。
类型断言
类型断言提供了一个机制找出接口底层对应的实际类型
t := i.(T)
这个语句在断言接口i中实际包含了类型T,然后把底层类型T的值赋值给变量t。
如果断言失败,i中没有包含T,这条语句会触发panic。
为了测试接口是否包含指定的类型,类型断言会返回2个值,底层类型实际对应的值和一个bool值,来报告断言是否成功。
t, ok := i.(T)
如果i中包含T,则t是底层类型的实际值,变量ok是真。
如果断言失败,ok变量是假,t是一个零值类型T,不会触发panic,这个语法和对map操作类似。
类型Switch
类型switch是一个构建,可以连续进行多个类型断言。
类型switch和普通的switch语句类似,但是case表达式中是类型,不是具体的值,是接口值对应的类型和case的类型相比。
switch v := i.(type) { case T: // here v has type T case S: // here v has type S default: // no match; here v has the same type as i }
在类型switch的声明中的语法,和类型断言的语法 i.(T) 相似,但是具体的类型T被替换成了关键字 type.
这个switch语句判断接口值i是否包含了类型T或者S。在每一个T或者S的case中,v的值就是i中的值。在默认case中(没有匹配),v的类型就是接口中tuple的值和类型。
Stringers
一个普遍存在的接口是 fmt 包中定义的 Stringer。
type Stringer interface { String() string }
Stringer 是一个可以用字符串描述自己的类型。`fmt`包 (还有许多其他包)使用这个来进行打印值。
让 IPAddr 类型实现 fmt.Stringer 以便用点分格式输出地址。
例如,IPAddr{1, 2, 3, 4} 应当输出 "1.2.3.4"。
错误
Go 程序使用 error 值来表示错误状态。
与 fmt.Stringer 类似, error 类型是一个内建接口:
type error interface { Error() string }
(与 fmt.Stringer 类似,fmt 包在输出时也会试图匹配 error。)
通常函数会返回一个 error 值,调用的它的代码应当判断这个错误是否等于 nil, 来进行错误处理。
i, err := strconv.Atoi("42") if err != nil { fmt.Printf("couldn't convert number: %v\n", err) return } fmt.Println("Converted integer:", i)
error 为 nil 时表示成功;非 nil 的 error 表示错误。
从先前的练习中复制 Sqrt 函数,并修改使其返回 error 值。
由于不支持复数,当 Sqrt 接收到一个负数时,应当返回一个非 nil 的错误值。
创建一个新类型
type ErrNegativeSqrt float64
为其实现
func (e ErrNegativeSqrt) Error() string
使其成为一个 error, 该方法就可以让 ErrNegativeSqrt(-2).Error() 返回 `"cannot Sqrt negative number: -2"`。
*注意:* 在 Error 方法内调用 fmt.Sprint(e) 将会让程序陷入死循环。可以通过先转换 e 来避免这个问题:fmt.Sprint(float64(e))。请思考这是为什么呢?
修改 Sqrt 函数,使其接受一个负数时,返回 ErrNegativeSqrt 值。
Readers
io 包指定了 io.Reader 接口, 它表示从数据流结尾读取。
Go 标准库包含了这个接口的许多实现, 包括文件、网络连接、压缩、加密等等。
io.Reader 接口有一个 Read 方法:
func (T) Read(b []byte) (n int, err error)
Read 用数据填充指定的字节 slice,并且返回填充的字节数和错误信息。 在遇到数据流结尾时,返回 io.EOF 错误。
例子代码创建了一个 strings.Reader。 并且以每次 8 字节的速度读取它的输出。
实现一个 Reader 类型,它不断生成 ASCII 字符 'A' 的流。
练习:rot13Reader
一个常见模式是 io.Reader 包含另一个 io.Reader,然后通过某种形式修改数据流。
例如,gzip.NewReader 函数接受 io.Reader(压缩的数据流)并且返回同样实现了 io.Reader的 *gzip.Reader(解压缩后的数据流)。
编写一个实现了 io.Reader 的 rot13Reader, 并从一个 io.Reader 读取, 利用 rot13 代换密码对数据流进行修改。
图片
Package image 定义了 Image 接口:
package image type Image interface { ColorModel() color.Model Bounds() Rectangle At(x, y int) color.Color }
注意:Bounds 方法的 Rectangle 返回值实际上是一个 image.Rectangle, 其定义在 image 包中。
color.Color 和 color.Model 也是接口,但是通常因为直接使用预定义的实现 image.RGBA 和 image.RGBAModel 而被忽视了。这些接口和类型由image/color 包定义。
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来源:
作者介绍:张洋铭,投资人中最懂动漫的程序员,负责PlugandPlay早期科技类项目投资,个人关注动漫智能助理。
微信公众号:张洋铭Ocean(ocean_anidata)
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