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Go 语言快速入门指南：结构体

3年前 (2022-08-06)golang4351

![](https://www.qsjob.fun/zb_users/upload/2022/08/202208071443213323518.png)

`Go`语言中没有“`类`”的概念，也不支持“`类`”的继承等面向对象的概念。

`Go`语言中通过`结构体`的内嵌再配合接口比面向对象具有更高的扩展性和灵活性。

# 1. 类型别名和自定义类型

## 1.1 自定义类型

在`Go`语言中有一些基本的数据类型，如`string`、`整型`、`浮点型`、`布尔`等数据类型，`Go`语言中可以使用`type`关键字来定义`自定义`类型。

`自定义`类型是定义了一个全新的类型。我们可以基于内置的基本类型定义，也可以通过`struct`定义。例如：

```go
//将MyInt定义为int类型
type MyInt int
```

通过`Type`关键字的定义，`MyInt`就是一种新的类型，它具有`int`的特性。

## 1.2 类型别名

类型别名是`Go1.9`版本添加的新功能。

类型别名规定：`TypeAlias`只是`Type`的别名，本质上`TypeAlias`与`Type`是同一个类型。就像一个孩子小时候有小名、乳名，上学后用学名，英语老师又会给他起英文名，但这些名字都指的是他本人。

```go
type TypeAlias = Type
```

我们之前见过的`rune`和`byte`就是类型别名，他们的定义如下：

```go
type byte = uint8
type rune = int32
```

## 1.3 类型定义和类型别名的区别

类型别名与类型定义表面上看只有一个等号的差异，我们通过下面的这段代码来理解它们之间的区别。

```go
//类型定义
type NewInt int

//类型别名
type MyInt = int

func main() {
    var a NewInt
    var b MyInt

fmt.Printf("type of a:%T\n", a) //type of a:main.NewInt
    fmt.Printf("type of b:%T\n", b) //type of b:int
}
```

结果显示`a`的类型是`main.NewInt`，表示`main`包下定义的`NewInt`类型。`b`的类型是`int`。`MyInt`类型只会在代码中存在，编译完成时并不会有`MyInt`类型。

# 2. 结构体

`Go`语言中的基础数据类型可以表示一些事物的基本属性，但是当我们想表达一个事物的全部或部分属性时，这时候再用单一的基本数据类型明显就无法满足需求了，`Go`语言提供了一种自定义数据类型，可以`封装多个基本数据类型`，这种数据类型叫`结构体`，英文名称`struct`。 也就是我们可以通过`struct`来定义自己的类型了。

`Go`语言中通过`struct`来实现面向对象。

## 2.1  结构体的定义

使用`type`和`struct`关键字来定义结构体，具体代码格式如下：

```go
type 类型名 struct {
    字段名 字段类型
    字段名 字段类型
    …
}
```

其中：
1. `类型名`：标识自定义结构体的名称，在同一个包内不能重复。
2. `字段名`：表示结构体字段名。结构体中的字段名必须唯一。
3. `字段类型`：表示结构体字段的具体类型。

举个例子，我们定义一个`Person`（人）结构体，代码如下：

```go
type person struct {
    name string
    city string
    age  int8
}
```

同样类型的字段也可以写在一行

```go
type person1 struct {
    name, city string
    age        int8
}
```

这样我们就拥有了一个`person`的自定义类型，它有`name`、`city`、`age`三个字段，分别表示姓名、城市和年龄。这样我们使用这个`person`结构体就能够很方便的在程序中表示和存储人信息了。

`语言内置的基础数据类型`是用来描述一个值的，而`结构体`是用来描述一组值的。比如一个人有名字、年龄和居住城市等，本质上是一种`聚合型`的数据类型

## 2.2 结构体实例化

只有当结构体实例化时，才会真正地分配内存。也就是必须实例化后才能使用结构体的字段。

结构体本身也是一种类型，我们可以像声明内置类型一样使用var关键字声明结构体类型。

```go
var 结构体实例 结构体类型
```

## 2.3 基本实例化

```go
type person struct {
    name string
    city string
    age  int8
}

func main() {
    var p1 person
    p1.name = "pprof.cn"
    p1.city = "北京"
    p1.age = 18
    fmt.Printf("p1=%v\n", p1)  //p1={pprof.cn 北京 18}
    fmt.Printf("p1=%#v\n", p1) //p1=main.person{name:"pprof.cn", city:"北京", age:18}
}
```

我们通过.来访问结构体的字段（`成员变量`）,例如`p1.name`和`p1.age`等。

# 3. 匿名结构体

在定义一些临时数据结构等场景下还可以使用匿名结构体。

```go
package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    var user struct{Name string; Age int}
    user.Name = "pprof.cn"
    user.Age = 18
    fmt.Printf("%#v\n", user)
}
```

## 3.1 创建指针类型结构体

我们还可以通过使用`new`关键字对结构体进行实例化，得到的是结构体的地址。 格式如下：

```go
var p2 = new(person)
fmt.Printf("%T\n", p2)     //*main.person
fmt.Printf("p2=%#v\n", p2) //p2=&main.person{name:"", city:"", age:0}
```

从打印的结果中我们可以看出`p2`是一个结构体指针。

需要注意的是在`Go`语言中支持对结构体指针直接使用.来访问结构体的成员。

```go
var p2 = new(person)
p2.name = "测试"
p2.age = 18
p2.city = "北京"
fmt.Printf("p2=%#v\n", p2) //p2=&main.person{name:"测试", city:"北京", age:18}
```

## 3.2 取结构体的地址实例化

使用`&`对结构体进行取地址操作相当于对该结构体类型进行了一次`new`实例化操作。

```go
p3 := &person{}
fmt.Printf("%T\n", p3)     //*main.person
fmt.Printf("p3=%#v\n", p3) //p3=&main.person{name:"", city:"", age:0}
p3.name = "博客"
p3.age = 30
p3.city = "成都"
fmt.Printf("p3=%#v\n", p3) //p3=&main.person{name:"博客", city:"成都", age:30}
```

`p3.name = "博客"`其实在底层是`(*p3).name = "博客"`，这是`Go`语言帮我们实现的`语法糖`。

## 3.3 结构体初始化

```go
type person struct {
    name string
    city string
    age  int8
}

func main() {
    var p4 person
    fmt.Printf("p4=%#v\n", p4) //p4=main.person{name:"", city:"", age:0}
}
```

## 3.4 使用键值对初始化

使用键值对对结构体进行初始化时，键对应结构体的字段，值对应该字段的初始值。

```go
p5 := person{
    name: "pprof.cn",
    city: "北京",
    age:  18,
}
fmt.Printf("p5=%#v\n", p5) //p5=main.person{name:"pprof.cn", city:"北京", age:18}
```

也可以对结构体指针进行键值对初始化，例如：

```go
p6 := &person{
    name: "pprof.cn",
    city: "北京",
    age:  18,
}
fmt.Printf("p6=%#v\n", p6) //p6=&main.person{name:"pprof.cn", city:"北京", age:18}
```

当某些字段没有初始值的时候，该字段可以不写。此时，没有指定初始值的字段的值就是该字段类型的零值。

```go
p7 := &person{
    city: "北京",
}
fmt.Printf("p7=%#v\n", p7) //p7=&main.person{name:"", city:"北京", age:0}
```

## 3.5 使用值的列表初始化

初始化结构体的时候可以简写，也就是初始化的时候不写键，直接写值：

```go
p8 := &person{
    "pprof.cn",
    "北京",
    18,
}
fmt.Printf("p8=%#v\n", p8) //p8=&main.person{name:"pprof.cn", city:"北京", age:18}
```

使用这种格式初始化时，需要注意：

1. 必须初始化结构体的所有字段。
2. 初始值的填充顺序必须与字段在结构体中的声明顺序一致。
3. 该方式不能和键值初始化方式混用。

## 3.6 结构体内存布局

```go
type test struct {
    a int8
    b int8
    c int8
    d int8
}
n := test{
    1, 2, 3, 4,
}
fmt.Printf("n.a %p\n", &n.a)
fmt.Printf("n.b %p\n", &n.b)
fmt.Printf("n.c %p\n", &n.c)
fmt.Printf("n.d %p\n", &n.d)
```

输出：

```shell
n.a 0xc0000a0060
n.b 0xc0000a0061
n.c 0xc0000a0062
n.d 0xc0000a0063
```

## 3.7 构造函数

`Go`语言的结构体没有构造函数，我们可以自己实现。 例如，下方的代码就实现了一个`person`的构造函数。 因为`struct`是值类型，如果结构体比较复杂的话，值拷贝性能开销会比较大，所以该构造函数返回的是`结构体指针类型`。

```go
func newPerson(name, city string, age int8) *person {
    return &person{
        name: name,
        city: city,
        age:  age,
    }
}
```

调用构造函数

```go
p9 := newPerson("pprof.cn", "测试", 90)
fmt.Printf("%#v\n", p9)
```

## 3.8 方法和接收者

`Go`语言中的方法（`Method`）是一种作用于特定类型变量的函数。这种特定类型变量叫做接收者（`Receiver`）。接收者的概念就类似于其他语言中的`this`或者 `self`。

方法的定义格式如下：

```go
func (接收者变量 接收者类型) 方法名(参数列表) (返回参数) {
    函数体
}
```

其中：

1. 接收者变量：接收者中的参数变量名在命名时，官方建议使用接收者类型名的第一个小写字母，而不是`self`、`this`之类的命名。例如，`Person`类型的接收者变量应该命名为 `p`，`Connector`类型的接收者变量应该命名为`c`等。
2. 接收者类型：接收者类型和参数类似，可以是`指针类型`和`非指针类型`。
3. 方法名、参数列表、返回参数：具体格式与函数定义相同。

举个例子：

```go
//Person 结构体
type Person struct {
    name string
    age  int8
}

//NewPerson 构造函数
func NewPerson(name string, age int8) *Person {
    return &Person{
        name: name,
        age:  age,
    }
}

//Dream Person做梦的方法
func (p Person) Dream() {
    fmt.Printf("%s的梦想是学好Go语言！\n", p.name)
}

func main() {
    p1 := NewPerson("测试", 25)
    p1.Dream()
}
```

**方法与函数的区别是，函数不属于任何类型，方法属于特定的类型。**

## 3.9 指针类型的接收者

指针类型的接收者由一个结构体的指针组成，由于指针的特性，调用方法时修改接收者指针的任意成员变量，在方法结束后，修改都是有效的。这种方式就十分接近于其他语言中面向对象中的`this`或者`self`。 例如我们为`Person`添加一个`SetAge`方法，来修改实例变量的年龄。

```go
// SetAge 设置p的年龄
// 使用指针接收者
func (p *Person) SetAge(newAge int8) {
    p.age = newAge
}
```

调用该方法：

```go
func main() {
    p1 := NewPerson("测试", 25)
    fmt.Println(p1.age) // 25
    p1.SetAge(30)
    fmt.Println(p1.age) // 30
}
```

**什么时候应该使用指针类型接收者?**

1. 需要修改接收者中的值
2. 接收者是拷贝代价比较大的大对象
3. 保证一致性，如果有某个方法使用了指针接收者，那么其他的方法也应该使用指针接收者。

## 3.10 值类型的接收者

当方法作用于值类型接收者时，`Go`语言会在代码运行时将接收者的值复制一份。在值类型接收者的方法中可以获取接收者的成员值，但修改操作只是针对副本，无法修改接收者变量本身。

```go
// SetAge2 设置p的年龄
// 使用值接收者
func (p Person) SetAge2(newAge int8) {
    p.age = newAge
}

func main() {
    p1 := NewPerson("测试", 25)
    p1.Dream()
    fmt.Println(p1.age) // 25
    p1.SetAge2(30) // (*p1).SetAge2(30)
    fmt.Println(p1.age) // 25
}
```

## 3.11 任意类型添加方法

在`Go`语言中，接收者的类型可以是`任何类型`，不仅仅是结构体，任何类型都可以拥有方法。 举个例子，我们基于内置的`int`类型使用`type`关键字可以定义新的自定义类型，然后为我们的自定义类型添加方法。

```go
//MyInt 将int定义为自定义MyInt类型
type MyInt int

//SayHello 为MyInt添加一个SayHello的方法
func (m MyInt) SayHello() {
    fmt.Println("Hello, 我是一个int。")
}
func main() {
    var m1 MyInt
    m1.SayHello() //Hello, 我是一个int。
    m1 = 100
    fmt.Printf("%#v  %T\n", m1, m1) //100  main.MyInt
}
```

> **注意事项：** 非本地类型不能定义方法，也就是说我们不能给别的包的类型定义方法。

## 3.12 结构体的匿名字段

结构体允许其成员字段在声明时没有字段名而只有类型，这种没有名字的字段就称为匿名字段。

```go
//Person 结构体Person类型
type Person struct {
    string
    int
}

func main() {
    p1 := Person{
        "pprof.cn",
        18,
    }
    fmt.Printf("%#v\n", p1)        //main.Person{string:"pprof.cn", int:18}
    fmt.Println(p1.string, p1.int) //pprof.cn 18
}
```

匿名字段默认采用类型名作为字段名，结构体要求字段名称必须唯一，`因此一个结构体中同种类型的匿名字段只能有一个`。

## 3.13 嵌套结构体

一个结构体中可以嵌套包含另一个结构体或结构体指针。

```go
//Address 地址结构体
type Address struct {
    Province string
    City     string
}

//User 用户结构体
type User struct {
    Name    string
    Gender  string
    Address Address
}

func main() {
    user1 := User{
        Name:   "pprof",
        Gender: "女",
        Address: Address{
            Province: "黑龙江",
            City:     "哈尔滨",
        },
    }
    fmt.Printf("user1=%#v\n", user1)//user1=main.User{Name:"pprof", Gender:"女", Address:main.Address{Province:"黑龙江", City:"哈尔滨"}}
}
```

## 3.14 嵌套匿名结构体

```go
//Address 地址结构体
type Address struct {
    Province string
    City     string
}

//User 用户结构体
type User struct {
    Name    string
    Gender  string
    Address //匿名结构体
}

func main() {
    var user2 User
    user2.Name = "pprof"
    user2.Gender = "女"
    user2.Address.Province = "黑龙江"    //通过匿名结构体.字段名访问
    user2.City = "哈尔滨"                //直接访问匿名结构体的字段名
    fmt.Printf("user2=%#v\n", user2) //user2=main.User{Name:"pprof", Gender:"女", Address:main.Address{Province:"黑龙江", City:"哈尔滨"}}
}
```

当访问结构体成员时会先在结构体中查找该字段，找不到再去匿名结构体中查找。

## 3.15 嵌套结构体的字段名冲突

嵌套结构体内部可能存在相同的字段名。这个时候为了避免歧义需要指定具体的内嵌结构体的字段。

```go
//Address 地址结构体
type Address struct {
    Province   string
    City       string
    CreateTime string
}

//Email 邮箱结构体
type Email struct {
    Account    string
    CreateTime string
}

//User 用户结构体
type User struct {
    Name   string
    Gender string
    Address
    Email
}

func main() {
    var user3 User
    user3.Name = "pprof"
    user3.Gender = "女"
    // user3.CreateTime = "2019" //ambiguous selector user3.CreateTime
    user3.Address.CreateTime = "2000" //指定Address结构体中的CreateTime
    user3.Email.CreateTime = "2000"   //指定Email结构体中的CreateTime
}
```

## 3.16 结构体的“继承”

`Go`语言中使用`结构体`也可以实现其他编程语言中面向对象的`继承`。

```go
//Animal 动物
type Animal struct {
    name string
}

func (a *Animal) move() {
    fmt.Printf("%s会动！\n", a.name)
}

//Dog 狗
type Dog struct {
    Feet    int8
    *Animal //通过嵌套匿名结构体实现继承
}

func (d *Dog) wang() {
    fmt.Printf("%s会汪汪汪~\n", d.name)
}

func main() {
    d1 := &Dog{
        Feet: 4,
        Animal: &Animal{ //注意嵌套的是结构体指针
            name: "乐乐",
        },
    }
    d1.wang() //乐乐会汪汪汪~
    d1.move() //乐乐会动！
}
```

## 3.17 结构体字段的可见性

结构体中字段`大写`开头表示可公开访问，`小写`表示私有（仅在定义当前结构体的包中可访问）。

## 3.18 结构体与JSON序列化

`JSON(JavaScript Object Notation)` 是一种轻量级的数据交换格式。易于人阅读和编写。同时也易于机器解析和生成。`JSON键值对`是用来保存`JS对象`的一种方式，键/值对组合中的键名写在前面并用双引号`""`包裹，使用冒号`:`分隔，然后紧接着值；多个键值之间使用英文`,`分隔。

```go
//Student 学生
type Student struct {
    ID     int
    Gender string
    Name   string
}

//Class 班级
type Class struct {
    Title    string
    Students []*Student
}

func main() {
    c := &Class{
        Title:    "101",
        Students: make([]*Student, 0, 200),
    }
    for i := 0; i < 10; i++ {
        stu := &Student{
            Name:   fmt.Sprintf("stu%02d", i),
            Gender: "男",
            ID:     i,
        }
        c.Students = append(c.Students, stu)
    }
    //JSON序列化：结构体-->JSON格式的字符串
    data, err := json.Marshal(c)
    if err != nil {
        fmt.Println("json marshal failed")
        return
    }
    fmt.Printf("json:%s\n", data)
    //JSON反序列化：JSON格式的字符串-->结构体
    str := `{"Title":"101","Students":[{"ID":0,"Gender":"男","Name":"stu00"},{"ID":1,"Gender":"男","Name":"stu01"},{"ID":2,"Gender":"男","Name":"stu02"},{"ID":3,"Gender":"男","Name":"stu03"},{"ID":4,"Gender":"男","Name":"stu04"},{"ID":5,"Gender":"男","Name":"stu05"},{"ID":6,"Gender":"男","Name":"stu06"},{"ID":7,"Gender":"男","Name":"stu07"},{"ID":8,"Gender":"男","Name":"stu08"},{"ID":9,"Gender":"男","Name":"stu09"}]}`
    c1 := &Class{}
    err = json.Unmarshal([]byte(str), c1)
    if err != nil {
        fmt.Println("json unmarshal failed!")
        return
    }
    fmt.Printf("%#v\n", c1)
}
```

## 3.19 结构体标签（Tag）

`Tag`是结构体的元信息，可以在运行的时候通过反射的机制读取出来。

`Tag`在结构体字段的后方定义，由一对反引号包裹起来，具体的格式如下：

```go
`key1:"value1" key2:"value2"`
```

结构体标签由`一个`或`多个`键值对组成。键与值使用`冒号`分隔，值用`双引号`括起来。键值对之间使用一个`空格`分隔。

>**注意事项：** 为结构体编写`Tag`时，必须严格遵守键值对的规则。结构体标签的解析代码的容错能力很差，一旦格式写错，编译和运行时都不会提示任何错误，通过反射也无法正确取值。例如不要在`key`和`value`之间添加`空格`。

例如我们为`Student`结构体的每个字段定义`json`序列化时使用的`Tag`：

```go
//Student 学生
type Student struct {
    ID     int    `json:"id"` //通过指定tag实现json序列化该字段时的key
    Gender string //json序列化是默认使用字段名作为key
    name   string //私有不能被json包访问
}

func main() {
    s1 := Student{
        ID:     1,
        Gender: "女",
        name:   "pprof",
    }
    data, err := json.Marshal(s1)
    if err != nil {
        fmt.Println("json marshal failed!")
        return
    }
    fmt.Printf("json str:%s\n", data) //json str:{"id":1,"Gender":"女"}
}
```

## 3.20 删除map类型的结构体

```go
package main

import "fmt"

type student struct {
    id   int
    name string
    age  int
}

func main() {
    ce := make(map[int]student)
    ce[1] = student{1, "xiaolizi", 22}
    ce[2] = student{2, "wang", 23}
    fmt.Println(ce)
    delete(ce, 2)
    fmt.Println(ce)
}
```

## 3.21 实现map有序输出 (面试题)
```go

package main

import (
    "fmt"
    "sort"
)

func main() {
    map1 := make(map[int]string, 5)
    map1[1] = "www.topgoer.com"
    map1[2] = "rpc.topgoer.com"
    map1[5] = "ceshi"
    map1[3] = "xiaohong"
    map1[4] = "xiaohuang"
    sli := []int{}
    for k, _ := range map1 {
        sli = append(sli, k)
    }
    sort.Ints(sli)
    for i := 0; i < len(map1); i++ {
        fmt.Println(map1[sli[i]])
    }
}
```

下一篇我们继续探索 `Go` 语言更多知识。敬请期待！

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