go高级编程

简短声明方式来单独为一个变量重复声明， := 左侧至少有一个新变量，才允许多变量的重复声明：

// 错误示例
func main() {  
    one := 0
    one := 1 // error: no new variables on left side of :=
}

:= 用于声明变量并赋值，Go中变量不能包含.,所以data.result,err:=work()会提示变量命名错误

// 错误示例
type info struct {
    result int
}

func work() (int, error) {
    return 3, nil
}

func main() {
    var data info
    data.result, err := work()    // error: non-name data.result on left side of :=
    fmt.Printf("info: %+v\n", data)
}

这里可以改一下，改成
var data info
var err error
data.result,err = work()        // 顺利通过

不小心覆盖了变量
如果你在新的代码块中像下边这样误用了 :=，编译不会报错，但是变量不会按你的预期工作：

func main() {
    x := 1
    println(x)        // 1
    {
        println(x)    // 1
        x := 2
        println(x)    // 2    // 新的 x 变量的作用域只在代码块内部
    }
    println(x)        // 1
}

直接使用值为 nil 的 slice、map
允许对值为 nil 的 slice 添加元素，但对值为 nil 的 map 添加元素则会造成运行时 panic

// map 错误示例
func main() {
    var m map[string]int
    m["one"] = 1        // error: panic: assignment to entry in nil map
    // m := make(map[string]int)// map 的正确声明，分配了实际的内存
}

// slice 正确示例
func main() {
    var s []int
    s = append(s, 1)
}

map 容量
在创建 map 类型的变量时可以指定容量，但不能像 slice 一样使用 cap() 来检测分配空间的大小：

// 错误示例
func main() {
    m := make(map[string]int, 99)
    println(cap(m))     // error: invalid argument m1 (type map[string]int) for cap  
}

Array 类型的值作为函数参数
在 C/C++ 中，数组（名）是指针。将数组作为参数传进函数时，相当于传递了数组内存地址的引用，在函数内部会改变该数组的值。

在 Go 中，数组是值。作为参数传进函数时，传递的是数组的原始值拷贝，此时在函数内部是无法更新该数组的：

// 数组使用值拷贝传参
func main() {
    x := [3]int{1,2,3}

    func(arr [3]int) {
        arr[0] = 7
        fmt.Println(arr)    // [7 2 3]
    }(x)
    fmt.Println(x)            // [1 2 3]    // 并不是你以为的 [7 2 3]
}

如果想修改参数数组：

直接传递指向这个数组的指针类型：

// 传址会修改原数据
func main() {
    x := [3]int{1,2,3}

    func(arr *[3]int) {
        (*arr)[0] = 7    
        fmt.Println(arr)    // &[7 2 3]
    }(&x)
    fmt.Println(x)    // [7 2 3]
}

直接使用 slice：即使函数内部得到的是 slice 的值拷贝，但依旧会更新 slice 的原始数据（底层 array）

// 会修改 slice 的底层 array，从而修改 slice
func main() {
    x := []int{1, 2, 3}
    func(arr []int) {
        arr[0] = 7
        fmt.Println(x)    // [7 2 3]
    }(x)
    fmt.Println(x)    // [7 2 3]
}

range 遍历 slice 和 array 时混淆了返回值
与其他编程语言中的 for-in 、foreach 遍历语句不同，Go 中的 range 在遍历时会生成 2 个值，第一个是元素索引，第二个是元素的值：

// 错误示例
func main() {
    x := []string{"a", "b", "c"}
    for v := range x {
        fmt.Println(v)    // 1 2 3
    }
}

// 正确示例
func main() {
    x := []string{"a", "b", "c"}
    for _, v := range x {    // 使用_ 丢弃索引
        fmt.Println(v)
    }
}

string 类型的值是常量，不可更改
尝试使用索引遍历字符串，来更新字符串中的个别字符，是不允许的。

string 类型的值是只读的二进制 byte slice，如果真要修改字符串中的字符，将 string 转为 []byte 修改后，再转为 string 即可：

// 修改字符串的错误示例
func main() {
    x := "text"
    x[0] = "T"        // error: cannot assign to x[0]
    fmt.Println(x)
}

// 修改示例
func main() {
    x := "text"
    xBytes := []byte(x)
    xBytes[0] = 'T'    // 注意此时的 T 是 rune 类型
    x = string(xBytes)
    fmt.Println(x)    // Text
}

注意： 上边的示例并不是更新字符串的正确姿势，因为一个 UTF8 编码的字符可能会占多个字节，比如汉字就需要 3~4 个字节来存储，此时更新其中的一个字节是错误的。

更新字串的正确姿势：将 string 转为 rune slice（此时 1 个 rune 可能占多个 byte），直接更新 rune 中的字符

func main() {
    x := "text"
    xRunes := []rune(x)
    xRunes[0] = '我'
    x = string(xRunes)
    fmt.Println(x)    // 我ext
}

1. string 与索引操作符
   对字符串用索引访问返回的不是字符，而是一个 byte 值。

这种处理方式和其他语言一样，比如 PHP 中：

> php -r '$name="中文"; var_dump($name);'    # "中文" 占用 6 个字节
string(6) "中文"
> php -r '$name="中文"; var_dump($name[0]);' # 把第一个字节当做 Unicode 字符读取，显示 U+FFFD
string(1) "�"
> php -r '$name="中文"; var_dump($name[0].$name[1].$name[2]);'
string(3) "中"
func main() {
    x := "ascii"
    fmt.Println(x[0])        // 97
    fmt.Printf("%T\n", x[0])// uint8
}

如果需要使用 for range 迭代访问字符串中的字符（unicode code point / rune），标准库中有 “unicode/utf8” 包来做 UTF8 的相关解码编码。另外 utf8string 也有像 func (s *String) At(i int) rune 等很方便的库函数。

1. 字符串并不都是 UTF8 文本
   string 的值不必是 UTF8 文本，可以包含任意的值。只有字符串是文字字面值时才是 UTF8 文本，字串可以通过转义来包含其他数据。

判断字符串是否是 UTF8 文本，可使用 “unicode/utf8” 包中的 ValidString() 函数：

func main() {
    str1 := "ABC"
    fmt.Println(utf8.ValidString(str1))    // true

    str2 := "A\xfeC"
    fmt.Println(utf8.ValidString(str2))    // false

    str3 := "A\\xfeC"
    fmt.Println(utf8.ValidString(str3))    // true    // 把转义字符转义成字面值
}

1. 字符串的长度
   在 Python 中：

   data = u'♥'  
   print(len(data)) # 1

然而在 Go 中：

func main() {
    char := "♥"
    fmt.Println(len(char))    // 3
}

Go 的内建函数 len() 返回的是字符串的 byte 数量，而不是像 Python 中那样是计算 Unicode 字符数。

如果要得到字符串的字符数，可使用 “unicode/utf8” 包中的 RuneCountInString(str string) (n int)

func main() {
    char := "♥"
    fmt.Println(utf8.RuneCountInString(char))    // 1
}

注意： RuneCountInString 并不总是返回我们看到的字符数，因为有的字符会占用 2 个 rune：

func main() {
    char := "é"
    fmt.Println(len(char))    // 3
    fmt.Println(utf8.RuneCountInString(char))    // 2
    fmt.Println("cafe\u0301")    // café    // 法文的 cafe，实际上是两个 rune 的组合
}

1. range 迭代 string 得到的值
   range 得到的索引是字符值（Unicode point / rune）第一个字节的位置，与其他编程语言不同，这个索引并不直接是字符在字符串中的位置。

注意一个字符可能占多个 rune，比如法文单词 café 中的 é。操作特殊字符可使用norm 包。

for range 迭代会尝试将 string 翻译为 UTF8 文本，对任何无效的码点都直接使用 0XFFFD rune（�）UNicode 替代字符来表示。如果 string 中有任何非 UTF8 的数据，应将 string 保存为 byte slice 再进行操作。

func main() {
    data := "A\xfe\x02\xff\x04"
    for _, v := range data {
        fmt.Printf("%#x ", v)    // 0x41 0xfffd 0x2 0xfffd 0x4    // 错误
    }

    for _, v := range []byte(data) {
        fmt.Printf("%#x ", v)    // 0x41 0xfe 0x2 0xff 0x4    // 正确
    }
}

1. range 迭代 map
   如果你希望以特定的顺序（如按 key 排序）来迭代 map，要注意每次迭代都可能产生不一样的结果。

Go 的运行时是有意打乱迭代顺序的，所以你得到的迭代结果可能不一致。但也并不总会打乱，得到连续相同的 5 个迭代结果也是可能的，如：

func main() {
    m := map[string]int{"one": 1, "two": 2, "three": 3, "four": 4}
    for k, v := range m {
        fmt.Println(k, v)
    }
}

1. 按位取反
   很多编程语言使用 ~ 作为一元按位取反（NOT）操作符，Go 重用 ^ XOR 操作符来按位取反：

// 错误的取反操作
func main() {
    fmt.Println(~2)        // bitwise complement operator is ^
}

// 正确示例
func main() {
    var d uint8 = 2
    fmt.Printf("%08b\n", d)        // 00000010
    fmt.Printf("%08b\n", ^d)    // 11111101
}

同时 ^ 也是按位异或（XOR）操作符。

一个操作符能重用两次，是因为一元的 NOT 操作 NOT 0x02，与二元的 XOR 操作 0x22 XOR 0xff 是一致的。

Go 也有特殊的操作符 AND NOT &^ 操作符，不同位才取1。

func main() {
    var a uint8 = 0x82
    var b uint8 = 0x02
    fmt.Printf("%08b [A]\n", a)
    fmt.Printf("%08b [B]\n", b)

    fmt.Printf("%08b (NOT B)\n", ^b)
    fmt.Printf("%08b ^ %08b = %08b [B XOR 0xff]\n", b, 0xff, b^0xff)

    fmt.Printf("%08b ^ %08b = %08b [A XOR B]\n", a, b, a^b)
    fmt.Printf("%08b & %08b = %08b [A AND B]\n", a, b, a&b)
    fmt.Printf("%08b &^%08b = %08b [A 'AND NOT' B]\n", a, b, a&^b)
    fmt.Printf("%08b&(^%08b)= %08b [A AND (NOT B)]\n", a, b, a&(^b))
}
10000010 [A]
00000010 [B]
11111101 (NOT B)
00000010 ^ 11111111 = 11111101 [B XOR 0xff]
10000010 ^ 00000010 = 10000000 [A XOR B]
10000010 & 00000010 = 00000010 [A AND B]
10000010 &^00000010 = 10000000 [A 'AND NOT' B]
10000010&(^00000010)= 10000000 [A AND (NOT B)]

1. 不导出的 struct 字段无法被 encode
   以小写字母开头的字段成员是无法被外部直接访问的，所以 struct 在进行 json、xml、gob 等格式的 encode 操作时，这些私有字段会被忽略，导出时得到零值：

   func main() {
       in := MyData{1, "two"}
       fmt.Printf("%#v\n", in)    // main.MyData{One:1, two:"two"}
   
       encoded, _ := json.Marshal(in)
       fmt.Println(string(encoded))    // {"One":1}    // 私有字段 two 被忽略了
   
       var out MyData
       json.Unmarshal(encoded, &out)
       fmt.Printf("%#v\n", out)     // main.MyData{One:1, two:""}
   }

2. 程序退出时还有 goroutine 在执行
   程序默认不等所有 goroutine 都执行完才退出，这点需要特别注意：

// 主程序会直接退出
func main() {
    workerCount := 2
    for i := 0; i < workerCount; i++ {
        go doIt(i)
    }
    time.Sleep(1 * time.Second)
    fmt.Println("all done!")
}

func doIt(workerID int) {
    fmt.Printf("[%v] is running\n", workerID)
    time.Sleep(3 * time.Second)        // 模拟 goroutine 正在执行
    fmt.Printf("[%v] is done\n", workerID)
}

如下，main() 主程序不等两个 goroutine 执行完就直接退出了：

常用解决办法：使用 “WaitGroup” 变量，它会让主程序等待所有 goroutine 执行完毕再退出。

如果你的 goroutine 要做消息的循环处理等耗时操作，可以向它们发送一条 kill 消息来关闭它们。或直接关闭一个它们都等待接收数据的 channel：

// 等待所有 goroutine 执行完毕
// 进入死锁
func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    done := make(chan struct{})

    workerCount := 2
    for i := 0; i < workerCount; i++ {
        wg.Add(1)
        go doIt(i, done, wg)
    }

    close(done)
    wg.Wait()
    fmt.Println("all done!")
}

func doIt(workerID int, done <-chan struct{}, wg sync.WaitGroup) {
    fmt.Printf("[%v] is running\n", workerID)
    defer wg.Done()
    <-done
    fmt.Printf("[%v] is done\n", workerID)
}

执行结果：

看起来好像 goroutine 都执行完了，然而报错：

fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
为什么会发生死锁？goroutine 在退出前调用了 wg.Done() ，程序应该正常退出的。

原因是 goroutine 得到的 “WaitGroup” 变量是 var wg WaitGroup 的一份拷贝值，即 doIt() 传参只传值。所以哪怕在每个 goroutine 中都调用了 wg.Done()， 主程序中的 wg 变量并不会受到影响。

// 等待所有 goroutine 执行完毕
// 使用传址方式为 WaitGroup 变量传参
// 使用 channel 关闭 goroutine

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    done := make(chan struct{})
    ch := make(chan interface{})

    workerCount := 2
    for i := 0; i < workerCount; i++ {
        wg.Add(1)
        go doIt(i, ch, done, &wg)    // wg 传指针，doIt() 内部会改变 wg 的值
    }

    for i := 0; i < workerCount; i++ {    // 向 ch 中发送数据，关闭 goroutine
        ch <- i
    }

    close(done)
    wg.Wait()
    close(ch)
    fmt.Println("all done!")
}

func doIt(workerID int, ch <-chan interface{}, done <-chan struct{}, wg *sync.WaitGroup) {
    fmt.Printf("[%v] is running\n", workerID)
    defer wg.Done()
    for {
        select {
        case m := <-ch:
            fmt.Printf("[%v] m => %v\n", workerID, m)
        case <-done:
            fmt.Printf("[%v] is done\n", workerID)
            return
        }
    }
}

运行效果：

1. 向无缓冲的 channel 发送数据，只要 receiver 准备好了就会立刻返回
   只有在数据被 receiver 处理时，sender 才会阻塞。因运行环境而异，在 sender 发送完数据后，receiver 的 goroutine 可能没有足够的时间处理下一个数据。如：

func main() {
    ch := make(chan string)

    go func() {
        for m := range ch {
            fmt.Println("Processed:", m)
            time.Sleep(1 * time.Second)    // 模拟需要长时间运行的操作
        }
    }()

    ch <- "cmd.1"
    ch <- "cmd.2" // 不会被接收处理
}

运行效果：

1. 使用了值为 nil 的 channel

在一个值为 nil 的 channel 上发送和接收数据将永久阻塞：

func main() {
    var ch chan int // 未初始化，值为 nil
    for i := 0; i < 3; i++ {
        go func(i int) {
            ch <- i
        }(i)
    }

    fmt.Println("Result: ", <-ch)
    time.Sleep(2 * time.Second)
}

runtime 死锁错误：

fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
goroutine 1 [chan receive (nil chan)]
利用这个死锁的特性，可以用在 select 中动态的打开和关闭 case 语句块：

func main() {
    inCh := make(chan int)
    outCh := make(chan int)

    go func() {
        var in <-chan int = inCh
        var out chan<- int
        var val int

        for {
            select {
            case out <- val:
                println("--------")
                out = nil
                in = inCh
            case val = <-in:
                println("++++++++++")
                out = outCh
                in = nil
            }
        }
    }()

    go func() {
        for r := range outCh {
            fmt.Println("Result: ", r)
        }
    }()

    time.Sleep(0)
    inCh <- 1
    inCh <- 2
    time.Sleep(3 * time.Second)
}

1. 使用了值为 nil 的 channel
   在一个值为 nil 的 channel 上发送和接收数据将永久阻塞：

func main() {
    inCh := make(chan int)
    outCh := make(chan int)

    go func() {
        var in <-chan int = inCh
        var out chan<- int
        var val int

        for {
            select {
            case out <- val:
                println("--------")
                out = nil
                in = inCh
            case val = <-in:
                println("++++++++++")
                out = outCh
                in = nil
            }
        }
    }()

    go func() {
        for r := range outCh {
            fmt.Println("Result: ", r)
        }
    }()

    time.Sleep(0)
    inCh <- 1
    inCh <- 2
    time.Sleep(3 * time.Second)
}