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2.3 流程和函数

这小节我们要介绍Go里面的流程控制以及函数操作

流程控制

流程控制在编程语言中是最伟大的发明了,因为有了它,你可以通过很简单的描述来表达很复杂的事情。

if

if也许是所有语言中最常见的了,它的语法概括起来就是:如果满足条件就做某事,否则做另一件事

Go里面if条件语法中不需要括号,如下代码所示

if x > 10 {
    fmt.Println("x is greater than 10")
} else {
    fmt.Println("x is less than 10")
}

Go的if还有一个强大的地方就是条件里面允许声明一个变量,这个变量的作用域只能在该条件中,出了这个条件就不起作用了,如下所示

// 计算获取值x,然后根据x返回的大小,判断是否大于10。
if x := computedValue(); x > 10 {
    fmt.Println("x is greater than 10")
} else {
    fmt.Println("x is less than 10")
}

//这个地方如果这样调用就编译出错了,因为x是条件里面的变量
fmt.Println(x)

多个条件的时候如下所示:

if integer == 3 {
    fmt.Println("The integer is equal to 3")
} else if integer < 3 {
    fmt.Println("The integer is less than 3")
} else {
    fmt.Println("The integer is greater than 3")
}

goto

Go有goto语句——请明智地使用它。用goto跳转到一定是当前函数内定义的标签。例如假设这样一个循环:

func myFunc() {
    i := 0
Here:   //这行的第一个词,以冒号结束作为标签
    println(i)
    i++
    goto Here   //跳转到Here去
}

标签名是大小写敏感的。

for

Go里面最强大的一个控制逻辑就是for,它即可以用来循环读取数据,又可以当作while来控制逻辑,还能迭代操作。它的语法如下:

for expression1; expression2; expression3 {
    //...
}

expression1expression2expression3都是表达式,其中expression1expression3是变量声明或者函数调用返回值之类的,expression2是条件判断,expression1在循环开始之前调用,expression3在每轮循环结束之时调用。

一个例子比上面讲那么多更有用,那么我们看看下面的例子吧:

package main
import "fmt"

func main(){
    sum := 0;
    for index:=0; index < 10 ; index++ {
        sum += index
    }
    fmt.Println("sum is equal to ", sum)
}
// 输出:sum is equal to 45

有些时候需要进行多个赋值操作,由于Go里面没有,操作,那么可以使用平行赋值i, j = i+1, j-1

有些时候如果我们忽略expression1expression3

sum := 1
for ; sum < 1000;  {
    sum += sum
}

其中;也可以省略,那么就变成如下的代码了,是不是似曾相识?对,这就是while的功能。

sum := 1
for sum < 1000 {
    sum += sum
}

在循环里面有两个关键操作breakcontinue ,break操作是跳出当前循环,continue是跳过本次循环。当嵌套过深的时候,break可以配合标签使用,即跳转至标签所指定的位置,详细参考如下例子:

for index := 10; index>0; index-- {
    if index == 5{
        break // 或者continue
    }
    fmt.Println(index)
}
// break打印出来10、9、8、7、6
// continue打印出来10、9、8、7、6、4、3、2、1

breakcontinue还可以跟着标号,用来跳到多重循环中的外层循环

for配合range可以用于读取slicemap的数据:

for k,v:=range map {
    fmt.Println("map's key:",k)
    fmt.Println("map's val:",v)
}

其中还可以使用_来丢弃不需要的返回值

switch

有些时候你需要写很多的if-else来实现一些逻辑处理,这个时候代码看上去就很丑很冗长,而且也不易于以后的维护,这个时候switch就能很好的解决这个问题。它的语法如下

switch sExpr {
case expr1:
    some instructions
case expr2:
    some other instructions
case expr3:
    some other instructions
default:
    other code
}

sExprexpr1expr2expr3的类型必须一致。Go的switch非常灵活,表达式不必是常量或整数,执行的过程从上至下,直到找到匹配项;而如果switch没有表达式,它会匹配true

i := 10
switch i {
case 1:
    fmt.Println("i is equal to 1")
case 2, 3, 4:
    fmt.Println("i is equal to 2, 3 or 4")
case 10:
    fmt.Println("i is equal to 10")
default:
    fmt.Println("All I know is that i is an integer")
}

在第5行中,我们把很多值聚合在了一个case里面,同时,Go里面switch默认相当于每个case后面带有break,匹配成功后不会自动向下尝试,而是跳出整个switch了,但是可以使用fallthrough使其这样做。

integer := 6
switch integer {
    case 4:
    fmt.Println("The integer was <= 4")
    fallthrough
    case 5:
    fmt.Println("The integer was <= 5")
    fallthrough
    case 6:
    fmt.Println("The integer was <= 6")
    fallthrough
    case 7:
    fmt.Println("The integer was <= 7")
    fallthrough
    case 8:
    fmt.Println("The integer was <= 8")
    fallthrough
    default:
    fmt.Println("default case")
}

上面的程序将输出

The integer was <= 6
The integer was <= 7
The integer was <= 8
default case

函数

函数是Go里面的核心设计,它通过关键字func来声明,它的格式如下:

func funcName(input1 type1, input2 type2) (output1 type1, output2 type2) {
    //这里是处理逻辑代码
    //返回多个值
    return value1, value2
}

上面的代码我们看出

  • 关键字func用来声明一个函数funcName
  • 函数可以有一个或者多个参数,每个参数后面带有类型,通过,分隔
  • 函数可以返回多个值
  • 上面返回值声明了两个变量output1output2,如果你不想声明也可以,直接就两个类型
  • 如果只有一个返回值且不声明返回值变量,那么你可以省略用以包括返回值的括号
  • 如果没有返回值,那么就直接省略最后的返回信息

下面我们来看一个实际应用函数的例子(用来计算Max值)

package main
import "fmt"

// 返回a、b中最大值.
func max(a, b int) int {
    if a > b {
        return a
    }
    return b
}

func main() {
    x := 3
    y := 4
    z := 5

    max_xy := max(x, y) //调用函数max(x, y)
    max_xz := max(x, z) //调用函数max(x, z)

    fmt.Printf("max(%d, %d) = %d\n", x, y, max_xy)
    fmt.Printf("max(%d, %d) = %d\n", x, z, max_xz)
    fmt.Printf("max(%d, %d) = %d\n", y, z, max(y,z)) // 也可在这直接调用它
}

上面这个里面我们可以看到max函数有两个参数,它们的类型都是int,那么第一个变量的类型可以省略,默认为离它最近的类型,同理多于2个同类型的变量或者返回值。同时我们注意到它的返回值就是一个类型,这个就是省略写法。

多个返回值

Go语言和C相比,更先进的地方,其中一点就是能够返回多个值,也许这个思想来源于Python。

我们直接上代码看例子

package main
import "fmt"

//返回 A+B 和 A*B
func SumAndProduct(A, B int) (int, int) {
    return A+B, A*B
}

func main() {
    x := 3
    y := 4

    xPLUSy, xTIMESy := SumAndProduct(x, y)

    fmt.Printf("%d + %d = %d\n", x, y, xPLUSy)
    fmt.Printf("%d * %d = %d\n", x, y, xTIMESy)
}

上面的例子我们可以看到直接返回了两个参数,当然我们也可以命名返回参数的变量,这个例子里面只是用了两个类型,我们也可以改成如下这样的定义,然后返回的时候不用带上变量名,因为直接在函数里面初始化了。但如果你的函数是导出的(首字母大写),官方建议,最好命名返回值,因为不命名返回值,虽然使得代码更加简洁了,但是会造成生成的文档不易读。

func SumAndProduct(A, B int) (add int, Multiplied int) {
    add = A+B
    Multiplied = A*B
    return
}

变参

Go函数支持变参。接受变参的函数是有着不定数量的参数的。为了做到这点,首先需要定义函数使其接受变参:

func myfunc(arg ...int) {}

arg ...int告诉Go这个函数接受不定数量的参数。注意,这些参数的类型全部是int。在函数体中,变量arg是一个intslice

for _, n := range arg {
    fmt.Printf("And the number is: %d\n", n)
}

传值与传指针

当我们传一个参数值到被调用函数里面时,实际上是传了这个值的一份copy,当在被调用函数中修改参数值的时候,调用函数中相应实参不会发生任何变化,因为我们作用在了copy上面。

为了验证我们上面的说法,我们来看一个例子

package main
import "fmt"

//简单的一个函数,实现了参数+1的操作
func add1(a int) int {
    a = a+1 // 我们改变了a的值
    return a //返回一个新值
}

func main() {
    x := 3

    fmt.Println("x = ", x)  // 应该输出 "x = 3"

    x1 := add1(x)  //调用add1(x)

    fmt.Println("x+1 = ", x1) // 应该输出"x+1 = 4"
    fmt.Println("x = ", x)    // 应该输出"x = 3"
}

看到了吗?虽然我们调用了add1函数,并且在add1中执行a=a+1操作,但是上面例子中x变量的值没有发生变化

理由很简单:因为当我们调用add1的时候,add1接收的参数其实是x的copy,而不是x本身。

那你也许会问了,如果真的需要传这个x本身,该怎么办呢?

这就牵扯到了所谓的指针。我们知道,变量在内存中是存放于一定地址上的,修改变量实际是修改变量地址处的内存。只有add1函数知道x变量所在的地址,才能修改x变量的值。所以我们需要将x所在地址&x传入函数,并将函数的参数的类型由int改为*int,即改为指针类型,才能在函数中修改x变量的值。此时参数仍然是按copy传递的,只是copy的是一个指针。请看下面的例子

package main
import "fmt"

//简单的一个函数,实现了参数+1的操作
func add1(a *int) int { // 请注意,
    *a = *a+1 // 修改了a的值
    return *a // 返回新值
}

func main() {
    x := 3

    fmt.Println("x = ", x)  // 应该输出 "x = 3"

    x1 := add1(&x)  // 调用 add1(&x) 传x的地址

    fmt.Println("x+1 = ", x1) // 应该输出 "x+1 = 4"
    fmt.Println("x = ", x)    // 应该输出 "x = 4"
}

这样,我们就达到了修改x的目的。那么到底传指针有什么好处呢?

  • 传指针使得多个函数能操作同一个对象。
  • 传指针比较轻量级,只是传内存地址,我们可以通过指针高效的传递大的结构体。如果传值的话,那么每次传递, 在copy上面就会花费大量的时间和内存。所以记住了,当你要传递大的结构体的时候,用指针是一个明智的选择。
  • Go语言中stringslicemap这三种类型的实现机制类似指针,所以可以直接传递,而不用取地址后传递指针。(注:若函数需改变slice的长度,则仍需要取地址传递指针)

defer

Go里面有一个不错的设计,就是回调函数,有点类似面向对象语言里面的析构函数,当函数执行完之后再执行。特别是当你在进行一些打开资源的操作时,遇到错误需要提前返回,在返回前你需要关闭相应的资源,不然很容易造成资源泄露等问题。如下代码所示,我们一般写打开一个资源是这样操作的:

func ReadWrite() bool {
    file.Open("file")
// 做一些工作
    if failureX {
        file.Close()
        return false
    }

    if failureY {
        file.Close()
        return false
    }

    file.Close()
    return true
}

我们看到上面有很多重复的代码,Go的defer有效解决了这个问题。使用它后,不但代码量减少了很多,而且程序变得更优雅。在defer后指定的函数会在函数退出前调用。

func ReadWrite() bool {
    file.Open("file")
    defer file.Close()
    if failureX {
        return false
    }
    if failureY {
        return false
    }
    return true
}

如果有很多调用defer,那么defer是采用后进先出模式,所以如下代码会输出4 3 2 1 0

for i := 0; i < 5; i++ {
   defer fmt.Printf("%d ", i)
}

函数作为值、类型

在Go中函数也是一种变量,我们可以通过type来定义它,它的类型就是所有拥有相同的参数,相同的返回值的一种类型

type typeName func(input1 inputType1 [, input2 inputType2 [, ...]) (result1 resultType1 [, ...])

函数作为类型到底有什么好处呢?那就是可以把这个类型的函数当做值来传递,请看下面的例子

package main
import "fmt"

type testInt func(int) bool // 声明了一个函数类型

func isOdd(integer int) bool {
    if integer%2 == 0 {
        return false
    }
    return true
}

func isEven(integer int) bool {
    if integer%2 == 0 {
        return true
    }
    return false
}

// 声明的函数类型在这个地方当做了一个参数

func filter(slice []int, f testInt) []int {
    var result []int
    for _, value := range slice {
        if f(value) {
            result = append(result, value)
        }
    }
    return result
}

func main(){
    slice := []int {1, 2, 3, 4, 5, 7}
    fmt.Println("slice = ", slice)
    odd := filter(slice, isOdd)    // 函数当做值来传递了
    fmt.Println("Odd elements of slice are: ", odd)
    even := filter(slice, isEven)  // 函数当做值来传递了
    fmt.Println("Even elements of slice are: ", even)
}

函数当做值和类型在我们写一些通用接口的时候非常有用,通过上面例子我们看到testInt这个类型是一个函数类型,然后两个filter函数的参数和返回值与testInt类型是一样的,但是我们可以实现很多种的逻辑,这样使得我们的程序变得非常的灵活。

Panic和Recover

Go没有像Java那样的异常机制,它不能抛出异常,而是使用了panicrecover机制。一定要记住,你应当把它作为最后的手段来使用,也就是说,你的代码中应当没有,或者很少有panic的东西。这是个强大的工具,请明智地使用它。那么,我们应该如何使用它呢?

Panic

是一个内建函数,可以中断原有的控制流程,进入一个令人恐慌的流程中。当函数F调用panic,函数F的执行被中断,但是F中的延迟函数会正常执行,然后F返回到调用它的地方。在调用的地方,F的行为就像调用了panic。这一过程继续向上,直到发生panicgoroutine中所有调用的函数返回,此时程序退出。恐慌可以直接调用panic产生。也可以由运行时错误产生,例如访问越界的数组。

Recover

是一个内建的函数,可以让进入令人恐慌的流程中的goroutine恢复过来。recover仅在延迟函数中有效。在正常的执行过程中,调用recover会返回nil,并且没有其它任何效果。如果当前的goroutine陷入恐慌,调用recover可以捕获到panic的输入值,并且恢复正常的执行。

下面这个函数演示了如何在过程中使用panic

var user = os.Getenv("USER")

func init() {
    if user == "" {
        panic("no value for $USER")
    }
}

下面这个函数检查作为其参数的函数在执行时是否会产生panic

func throwsPanic(f func()) (b bool) {
    defer func() {
        if x := recover(); x != nil {
            b = true
        }
    }()
    f() //执行函数f,如果f中出现了panic,那么就可以恢复回来
    return
}

main函数和init函数

Go里面有两个保留的函数:init函数(能够应用于所有的package)和main函数(只能应用于package main)。这两个函数在定义时不能有任何的参数和返回值。虽然一个package里面可以写任意多个init函数,但这无论是对于可读性还是以后的可维护性来说,我们都强烈建议用户在一个package中只写一个init函数。

Go程序会自动调用init()main(),所以你不需要在任何地方调用这两个函数。每个package中的init函数都是可选的,但package main就必须包含一个main函数。

程序的初始化和执行都起始于main包。如果main包还导入了其它的包,那么就会在编译时将它们依次导入。有时一个包会被多个包同时导入,那么它只会被导入一次(例如很多包可能都会用到fmt包,但它只会被导入一次,因为没有必要导入多次)。当一个包被导入时,如果该包还导入了其它的包,那么会先将其它包导入进来,然后再对这些包中的包级常量和变量进行初始化,接着执行init函数(如果有的话),依次类推。等所有被导入的包都加载完毕了,就会开始对main包中的包级常量和变量进行初始化,然后执行main包中的init函数(如果存在的话),最后执行main函数。下图详细地解释了整个执行过程:

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