2019-05-22 Go语言学习三方法和接口

1、方法

Go 没有类。不过你可以为结构体类型定义方法。
方法就是一类带特殊的 **接收者** 参数的函数。
方法接收者在它自己的参数列表内，位于 func 关键字和方法名之间。
在下面的例子中，Abs 方法拥有一个名为 v，类型为 Vertex 的接收者。

package main
import (
    "fmt"
    "math"
)
type Vertex struct {
    X, Y float64
}
func (v Vertex) Abs() float64 { //如果不用方法 直接写 func Abs(v Vertex) float64 则运行错误
    return math.Sqrt(v.X*v.X + v.Y*v.Y)
}
func main() {
    v := Vertex{3, 4}
    fmt.Println(v.Abs())  // 运行结果 5
}

方法只是个带接收者参数的函数。
现在这个 Abs 的写法就是个正常的函数，功能并没有什么变化。

//将Abs 改写成函数的形式
package main
import (
    "fmt"
    "math"
)
type Vertex struct {
    X, Y float64
}
func Abs(v Vertex) float64 { // 方法这里应写成 func (v Vertex) Abs() float64 
    return math.Sqrt(v.X*v.X + v.Y*v.Y)
}

func main() {
    v := Vertex{3, 4}
     fmt.Println(Abs(v)) // 方法的话 这里是是 fmt.Println(v.Abs())
}

1.2 方法续

也可以为非结构体类型声明方法。
在此例中，我们看到了一个带 Abs 方法的数值类型 MyFloat。
你只能为在同一包内定义的类型的接收者声明方法，而不能为其它包内定义的类型（包括 int 之类的内建类型）的接收者声明方法。
（译注：就是接收者的类型定义和方法声明必须在同一包内；不能为内建类型声明方法。）

package main
import (
    "fmt"
    "math"
)

type MyFloat float64

func (f MyFloat) Abs() float64 {
    if f < 0 {
        return float64(-f)
    }
    return float64(f)
}

func main() {
    f := MyFloat(-math.Sqrt2)
    fmt.Println(f.Abs())
}

// 运行结果：1.4142135623730951

2、指针

2.1 指针接受者

指针接收者的方法可以修改接收者指向的值
你可以为指针接收者声明方法。
这意味着对于某类型 T，接收者的类型可以用 *T 的文法。（此外，T 不能是像 *int 这样的指针。）

例如，这里为 *Vertex 定义了 Scale 方法。
**指针接收者的方法可以修改接收者指向的值（就像 Scale 在这做的）。由于方法经常需要修改它的接收者，指针接收者比值接收者更常用。 **
试着移除第 16 行 Scale 函数声明中的 *，观察此程序的行为如何变化。
若使用值接收者，那么 Scale 方法会对原始 Vertex 值的副本进行操作。（对于函数的其它参数也是如此。）Scale 方法必须用指针接受者来更改 main 函数中声明的 Vertex 的值。

package main
import (
    "fmt"
    "math"
)
type Vertex struct {
    X, Y float64
}
func (v Vertex) Abs() float64 { // 这里Abs 是函数名 一般会用大写 当然可以换成别的字母
    return math.Sqrt(v.X*v.X + v.Y*v.Y)
}
func (v *Vertex) Scale(f float64) { //这个地方如果去掉 * 则运行结果变成 5
    v.X = v.X * f
    v.Y = v.Y * f
}
func main() {
    v := Vertex{3, 4}
    v.Scale(10)
    fmt.Println(v.Abs())
}

//运行结果: 50

2.2 指针与函数

把 Abs 和 Scale 方法重写为函数

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

type Vertex struct {
    X, Y float64
}

func Abs(v Vertex) float64 {
    return math.Sqrt(v.X*v.X + v.Y*v.Y)
}

func Scale(v *Vertex, f float64) { // 如果去掉 *  则编译不通过
    v.X = v.X * f
    v.Y = v.Y * f
}

func main() {
    v := Vertex{3, 4}
    Scale(&v, 10)
    fmt.Println(Abs(v))
}

//运行结果：50

2.3 方法与指针重定向

比较前两个程序，你大概会注意到带指针参数的函数必须接受一个指针：

var v Vertex
ScaleFunc(v, 5)  // 编译错误！
ScaleFunc(&v, 5) // OK

而以指针为接收者的方法被调用时，接收者既能为值又能为指针：

var v Vertex
v.Scale(5)  // OK
p := &v
p.Scale(10) // OK

对于语句 v.Scale(5)，即便 v 是个值而非指针，带指针接收者的方法也能被直接调用。也就是说，由于 Scale 方法有一个指针接收者，为方便起见，Go 会将语句 v.Scale(5) 解释为 (&v).Scale(5)。

//举个例子
package main

import "fmt"

type Vertex struct {
    X, Y float64
}

func (v *Vertex) Scale(f float64) {
    v.X = v.X * f
    v.Y = v.Y * f
}

func ScaleFunc(v *Vertex, f float64) {
    v.X = v.X * f
    v.Y = v.Y * f
}

func main() {
    v := Vertex{3, 4}
    v.Scale(2)
    ScaleFunc(&v, 10)

    p := &Vertex{4, 3}
    p.Scale(3)
    ScaleFunc(p, 8)

    fmt.Println(v, p)
}

//运行结果：{60 80} &{96 72}

方法与指针重定向（续）

同样的事情也发生在相反的方向。
接受一个值作为参数的函数必须接受一个指定类型的值：

var v Vertex
fmt.Println(AbsFunc(v))  // OK
fmt.Println(AbsFunc(&v)) // 编译错误！

而以值为接收者的方法被调用时，接收者既能为值又能为指针：

var v Vertex
fmt.Println(v.Abs()) // OK
p := &v
fmt.Println(p.Abs()) // OK

这种情况下，方法调用 p.Abs() 会被解释为 (*p).Abs()。

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

type Vertex struct {
    X, Y float64
}

func (v Vertex) Abs() float64 {
    return math.Sqrt(v.X*v.X + v.Y*v.Y)
}

func AbsFunc(v Vertex) float64 {
    return math.Sqrt(v.X*v.X + v.Y*v.Y)
}

func main() {
    v := Vertex{3, 4}
    fmt.Println(v.Abs()) //方法调用用v.Abs()
    fmt.Println(AbsFunc(v)) //函数调用用AbsFunc(v)

    p := &Vertex{4, 3}
    fmt.Println(p.Abs())
    fmt.Println(AbsFunc(*p))
}

// 运行结果：
5
5
5
5

2.4 选择值或指针作为接收者

**使用指针接收者的原因有二：
首先，方法能够修改其接收者指向的值。
其次，这样可以避免在每次调用方法时复制该值。若值的类型为大型结构体时，这样做会更加高效。 **

在本例中，Scale 和 Abs 接收者的类型为 *Vertex，即便 Abs 并不需要修改其接收者。
通常来说，所有给定类型的方法都应该有值或指针接收者，但并不应该二者混用。（我们会在接下来几页中明白为什么。）

package main
import (
    "fmt"
    "math"
)
type Vertex struct {
    X, Y float64
}
func (v *Vertex) Scale(f float64) {
    v.X = v.X * f
    v.Y = v.Y * f
}
func (v *Vertex) Abs() float64 {
    return math.Sqrt(v.X*v.X + v.Y*v.Y)
}
func main() {
    v := &Vertex{3, 4}
    fmt.Printf("Before scaling: %+v, Abs: %v\n", v, v.Abs())
    v.Scale(5)
    fmt.Printf("After scaling: %+v, Abs: %v\n", v, v.Abs())
}

// 运行结果：
Before scaling: &{X:3 Y:4}, Abs: 5
After scaling: &{X:15 Y:20}, Abs: 25

3、接口

3.1 接口介绍

**接口类型是由一组方法签名定义的集合。 **
接口类型的变量可以保存任何实现了这些方法的值。

3.2 接口与隐式实现

类型通过实现一个接口的所有方法来实现该接口。既然无需专门显式声明，也就没有“implements”关键字。
隐式接口从接口的实现中解耦了定义，这样接口的实现可以出现在任何包中，无需提前准备。
因此，也就无需在每一个实现上增加新的接口名称，这样同时也鼓励了明确的接口定义。

package main
import "fmt"
type I interface {
    M()
}
type T struct {
    S string
}

// 此方法表示类型 T 实现了接口 I，但我们无需显式声明此事。
func (t T) M() {
    fmt.Println(t.S)
}

func main() {
    var i I = T{"hello"}
    i.M()
}

//运行结果：hello

3.3 接口值

接口也是值。它们可以像其它值一样传递。
接口值可以用作函数的参数或返回值。
在内部，接口值可以看做包含值和具体类型的元组：
(value, type)
接口值保存了一个具体底层类型的具体值。
接口值调用方法时会执行其底层类型的同名方法

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

type I interface {
    M()
}

type T struct {
    S string
}

func (t *T) M() {
    fmt.Println(t.S)
}

type F float64

func (f F) M() {
    fmt.Println(f)
}

func main() {
    var i I

    i = &T{"Hello"}
    describe(i)
    i.M()

    i = F(math.Pi)
    describe(i)
    i.M()
}

func describe(i I) {
    fmt.Printf("(%v, %T)\n", i, i)
}

--------------------------------------------------------------------
//运行结果：
(&{Hello}, *main.T)
Hello
(3.141592653589793, main.F)
3.141592653589793

3.4 底层值为nil的接口值

即便接口内的具体值为 nil，方法仍然会被 nil 接收者调用。
在一些语言中，这会触发一个空指针异常，但在 Go 中通常会写一些方法来优雅地处理它（如本例中的 M 方法）。
注意: 保存了 nil 具体值的接口其自身并不为 nil。

package main

import "fmt"

type I interface {
    M()
}

type T struct {
    S string
}

func (t *T) M() {
    if t == nil {
        fmt.Println("<nil>")
        return
    }
    fmt.Println(t.S)
}

func main() {
    var i I

    var t *T
    i = t
    describe(i)
    i.M()

    i = &T{"hello"}
    describe(i)
    i.M()
}

func describe(i I) {
    fmt.Printf("(%v, %T)\n", i, i)
}

-------------------------------------------------------------------------
//输出结果：
(<nil>, *main.T)
<nil>
(&{hello}, *main.T)
hello

3.5 nil接口值

nil 接口值既不保存值也不保存具体类型。

3.6 空接口

指定了零个方法的接口值被称为空接口：
interface{}
空接口可保存任何类型的值。（因为每个类型都至少实现了零个方法。）
空接口被用来处理未知类型的值。例如，fmt.Print 可接受类型为 interface{} 的任意数量的参数。

package main

import "fmt"

func main() {
    var i interface{}
    describe(i)

    i = 42
    describe(i)

    i = "hello"
    describe(i)
}

func describe(i interface{}) {
    fmt.Printf("(%v, %T)\n", i, i)
}

------------------------------------------------------------------------
//运行结果：
(<nil>, <nil>)
(42, int)
(hello, string)

4、类型

4.1 类型断言

类型断言 提供了访问接口值底层具体值的方式。

t := i.(T)

该语句断言接口值 i 保存了具体类型 T，并将其底层类型为 T 的值赋予变量 t。
若 i 并未保存 T 类型的值，该语句就会触发一个恐慌。
为了判断一个接口值是否保存了一个特定的类型，类型断言可返回两个值：其底层值以及一个报告断言是否成功的布尔值。

t, ok := i.(T)

若 i 保存了一个 T，那么 t 将会是其底层值，而 ok 为 true。
否则，ok 将为 false 而 t 将为 T 类型的零值，程序并不会产生恐慌。
请注意这种语法和读取一个映射时的相同之处。

package main
import "fmt"
func main() {
    var i interface{} = "hello"

    s := i.(string)
    fmt.Println(s)

    s, ok := i.(string)
    fmt.Println(s, ok)

    f, ok := i.(float64)
    fmt.Println(f, ok)

    f = i.(float64) // 报错(panic)
    fmt.Println(f)
}

运行结果：

hello true
0 false
panic: interface conversion: interface {} is string, not float64

4.2 类型选择

类型选择 是一种按顺序从几个类型断言中选择分支的结构。

类型选择与一般的 switch 语句相似，不过类型选择中的 case 为类型（而非值），它们针对给定接口值所存储的值的类型进行比较。

switch v := i.(type) {
case T:
    // v 的类型为 T
case S:
    // v 的类型为 S
default:
    // 没有匹配，v 与 i 的类型相同
}

类型选择中的声明与类型断言 i.(T) 的语法相同，只是具体类型 T 被替换成了关键字 type。

此选择语句判断接口值 i 保存的值类型是 T 还是 S。在 T 或 S 的情况下，变量 v 会分别按 T 或 S 类型保存 i 拥有的值。在默认（即没有匹配）的情况下，变量 v 与 i 的接口类型和值相同。

package main
import "fmt"
func do(i interface{}) {
    switch v := i.(type) {
    case int:
        fmt.Printf("Twice %v is %v\n", v, v*2)
    case string:
        fmt.Printf("%q is %v bytes long\n", v, len(v))
    default:
        fmt.Printf("I don't know about type %T!\n", v)
    }
}

func main() {
    do(21)
    do("hello")
    do(true)
}

---------------------------------------------------------------------------------
//运行结果：
Twice 21 is 42
"hello" is 5 bytes long
I don't know about type bool!

5、Stringer

fmt 包中定义的 Stringer 最普遍的接口之一。

type Stringer interface {
    String() string
}

Stringer 是一个可以用字符串描述自己的类型。fmt 包（还有很多包）都通过此接口来打印值。

package main

import "fmt"

type Person struct {
    Name string
    Age  int
}

func (p Person) String() string {
    return fmt.Sprintf("%v (%v years)", p.Name, p.Age)
}

func main() {
    a := Person{"Arthur Dent", 42}
    z := Person{"Zaphod Beeblebrox", 9001}
    fmt.Println(a, z)
}

// 运行结果：
Arthur Dent (42 years) Zaphod Beeblebrox (9001 years)

练习：Stringer
通过让 IPAddr 类型实现 fmt.Stringer 来打印点号分隔的地址。
例如，IPAddr{1, 2, 3, 4} 应当打印为 "1.2.3.4"。

package main
import "fmt"
type IPAddr [4]byte

// TODO: Add a "String() string" method to IPAddr.
func (p IPAddr) String() string {
    return fmt.Sprintf("%v.%v.%v.%v", p[0], p[1], p[2], p[3]);
}

func main() {
    hosts := map[string]IPAddr{
        "loopback":  {127, 0, 0, 1},
        "googleDNS": {8, 8, 8, 8},
    }
    for name, ip := range hosts {
        fmt.Printf("%v: %v\n", name, ip)
    }
}

----------------------------------------------------
// 运行结果：
loopback: 127.0.0.1
googleDNS：8.8.8.8

6、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 包在打印值时也会满足 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 表示失败。

package main
import (
    "fmt"
    "time"
)
type MyError struct {
    When time.Time
    What string
}
func (e *MyError) Error() string {
    return fmt.Sprintf("at %v, %s",
        e.When, e.What)
}
func run() error {
    return &MyError{
        time.Now(),
        "it didn't work",
    }
}
func main() {
    if err := run(); err != nil {
        fmt.Println(err)
    }
}

// 运行结果： at 2019-05-22 17:57:45.797632243 +0800 CST m=+0.000720070, it didn't work

练习：错误

从之前的练习中复制 Sqrt 函数，修改它使其返回 error 值。

Sqrt 接受到一个负数时，应当返回一个非 nil 的错误值。复数同样也不被支持。

创建一个新的类型

type ErrNegativeSqrt float64

并为其实现

func (e ErrNegativeSqrt) Error() string

方法使其拥有 error 值，通过 ErrNegativeSqrt(-2).Error() 调用该方法应返回 "cannot Sqrt negative number: -2"。

注意: 在 Error 方法内调用 fmt.Sprint(e) 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))。这是为什么呢？

修改 Sqrt 函数，使其接受一个负数时，返回 ErrNegativeSqrt 值。

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

func Sqrt(x float64) (float64, error) {
    if x < 0 {
        return 0, ErrNegativeSqrt(x)
    }

     z := float64(1)
     for {
          y := z - (z*z-x)/(2*z)
          if math.Abs(y-z) < 1e-10 {
               return y, nil
          }
          z = y
     }
     return z, nil
}


type ErrNegativeSqrt float64
func (e ErrNegativeSqrt) Error() string {
    return fmt.Sprintf("cannot Sqrt negative number: %v", float64(e))
}


func main() {
    fmt.Println(Sqrt(2)) // 1.4142135623730951 <nil>
    fmt.Println(Sqrt(-2)) // 0 cannot Sqrt negative number: -2
}

7、Reader

**io 包指定了 io.Reader 接口，它表示从数据流的末尾进行读取。 **
io.Reader 接口有一个 Read 方法：

func (T) Read(b []byte) (n int, err error)

Read 用数据填充给定的字节切片并返回填充的字节数和错误值。在遇到数据流的结尾时，它会返回一个 io.EOF 错误。

示例代码创建了一个 strings.Reader 并以每次 8 字节的速度读取它的输出。

package main

import (
    "fmt"
    "io"
    "strings"
)

func main() {
    r := strings.NewReader("Hello, Reader!")

    b := make([]byte, 8)
    for {
        n, err := r.Read(b)
        fmt.Printf("n = %v err = %v b = %v\n", n, err, b)
        fmt.Printf("b[:n] = %q\n", b[:n])
        if err == io.EOF {
            break
        }
    }
}