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数据类型

虽然从底层而言,所有的数据都是由比特组成,但计算机一般操作的是固定大小的字,如整数、浮点数、比特数组、内存地址等。进一步将这些数组织在一起,就可表达更多的对象,例如数据包、像素点、诗歌,甚至其他任何对象。Go语言将数据类型分为四类:基础类型、复合类型、引用类型和接口类型。虽然数据种类很多,但它们都是对程序中一个变量或状态的间接引用。这意味着对任一引用类型数据的修改都会影响所有该引用的拷贝。

基础数据类型

  • 整型
  • 浮点数
  • 复数
  • 布尔型
  • 字符串
  • 常量

整型

Go语言同时提供了有符号和无符号类型的整数运算。这里有int8、int16、int32和int64四种截然不同大小的有符号整数类型,分别对应8、16、32、64bit大小的有符号整数,与此对应的是uint8、uint16、uint32和uint64四种无符号整数类型。

这里还有两种一般对应特定CPU平台机器字大小的有符号和无符号整数int和uint;其中int是应用最广泛的数值类型。这两种类型都有同样的大小,32或64bit,但是我们不能对此做任何的假设;因为不同的编译器即使在相同的硬件平台上可能产生不同的大小。

Unicode字符rune类型是和int32等价的类型,通常用于表示一个Unicode码点。这两个名称可以互换使用。同样byte也是uint8类型的等价类型,byte类型一般用于强调数值是一个原始的数据而不是一个小的整数。

最后,还有一种无符号的整数类型uintptr,没有指定具体的bit大小但是足以容纳指针。uintptr类型只有在底层编程时才需要,特别是Go语言和C语言函数库或操作系统接口相交互的地方。

注意:不管它们的具体大小,int、uint和uintptr是不同类型的兄弟类型。其中int和int32也是不同的类型,即使int的大小也是32bit,在需要将int当作int32类型的地方需要一个显式的类型转换操作,反之亦然。

其中有符号整数采用2的补码形式表示,也就是最高bit位用来表示符号位,一个n-bit的有符号数的值域是从-2n-1到2n-1-1。无符号整数的所有bit位都用于表示非负数,值域是0到2n-1。例如,int8类型整数的值域是从-128到127,而uint8类型整数的值域是从0到255。

算术运算、逻辑运算和比较运算的二元运算符,它们按照优先级递减的顺序排列:
*      /      %      <<       >>     &       &^
+      -      |      ^
==     !=     <      <=       >      >=
&&
||
注:在Go语言中,%取模运算符的符号和被取模数的符号总是一致的,因此-5%3和-5%-3结果都是-2

尽管Go语言提供了无符号数的运算,但即使数值本身不可能出现负数,我们还是倾向于使用有符号的int类型,就像数组的长度那样,虽然使用uint无符号类型似乎是一个更合理的选择。事实上,内置的len函数返回一个有符号的int,我们可以像下面例子那样处理逆序循环。

go
medals := []string{"gold", "silver", "bronze"}
for i := len(medals) - 1; i >= 0; i-- {
    fmt.Println(medals[i]) // "bronze", "silver", "gold"
}

另一个选择对于上面的例子来说将是灾难性的。如果len函数返回一个无符号数,那么i也将是无符号的uint类型,然后条件i >= 0则永远为真。在三次迭代之后,也就是i == 0时,i--语句将不会产生-1,而是变成一个uint类型的最大值(可能是$2^64-1$),然后medals[i]表达式运行时将发生panic异常(§5.9),也就是试图访问一个slice范围以外的元素。

浮点数

Go语言提供了两种精度的浮点数,float32和float64。它们的算术规范由IEEE754浮点数国际标准定义,该浮点数规范被所有现代的CPU支持。

通常应该优先使用float64类型,因为float32类型的累计计算误差很容易扩散,并且float32能精确表示的正整数并不是很大(译注:因为float32的有效bit位只有23个,其它的bit位用于指数和符号;当整数大于23bit能表达的范围时,float32的表示将出现误差)。

复数

Go语言提供了两种精度的复数类型:complex64和complex128,分别对应float32和float64两种浮点数精度。内置的complex函数用于构建复数,内建的real和imag函数分别返回复数的实部和虚部:

go
var x complex128 = complex(1, 2) // 1+2i
var y complex128 = complex(3, 4) // 3+4i
fmt.Println(x*y)                 // "(-5+10i)"
fmt.Println(real(x*y))           // "-5"
fmt.Println(imag(x*y))           // "10"

如果一个浮点数面值或一个十进制整数面值后面跟着一个i,例如3.141592i或2i,它将构成一个复数的虚部,复数的实部是0:

go
fmt.Println(1i * 1i) // "(-1+0i)", i^2 = -1

在常量算术规则下,一个复数常量可以加到另一个普通数值常量(整数或浮点数、实部或虚部),我们可以用自然的方式书写复数,就像1+2i或与之等价的写法2i+1。上面x和y的声明语句还可以简化:

go
x := 1 + 2i
y := 3 + 4i

布尔型

一个布尔类型的值只有两种:true和false。if和for语句的条件部分都是布尔类型的值,并且==和<等比较操作也会产生布尔型的值。一元操作符!对应逻辑非操作,因此!true的值为false,更罗嗦的说法是(!true==false)==true,虽然表达方式不一样,不过我们一般会采用简洁的布尔表达式,就像用x来表示x==true。

布尔值可以和&&(AND)和||(OR)操作符结合,并且有短路行为:如果运算符左边值已经可以确定整个布尔表达式的值,那么运算符右边的值将不再被求值。

布尔值并不会隐式转换为数字值0或1,反之亦然。必须使用一个显式的if语句辅助转换:

go
i := 0
if b {
    i = 1
}

字符串

一个字符串是一个不可改变的字节序列。字符串可以包含任意的数据,包括byte值0,但是通常是用来包含人类可读的文本。文本字符串通常被解释为采用UTF8编码的Unicode码点(rune)序列。

第i个字节并不一定是字符串的第i个字符,因为对于非ASCII字符的UTF8编码会要两个或多个字节。

因为字符串是不可修改的,因此尝试修改字符串内部数据的操作也是被禁止的:

go
s[0] = 'L' // compile error: cannot assign to s[0]

不变性意味着如果两个字符串共享相同的底层数据的话也是安全的,这使得复制任何长度的字符串代价是低廉的。同样,一个字符串s和对应的子字符串切片s[7:]的操作也可以安全地共享相同的内存,因此字符串切片操作代价也是低廉的。

字符串和Byte切片

标准库中有四个包对字符串处理尤为重要:bytes、strings、strconv和unicode包。

strings包提供了许多如字符串的查询、替换、比较、截断、拆分和合并等功能。

bytes包也提供了很多类似功能的函数,但是针对和字符串有着相同结构的[]byte类型。因为字符串是只读的,因此逐步构建字符串会导致很多分配和复制。在这种情况下,使用bytes.Buffer类型将会更有效。

strconv包提供了布尔型、整型数、浮点数和对应字符串的相互转换,还提供了双引号转义相关的转换。

unicode包提供了IsDigit、IsLetter、IsUpper和IsLower等类似功能,它们用于给字符分类。每个函数有一个单一的rune类型的参数,然后返回一个布尔值。而像ToUpper和ToLower之类的转换函数将用于rune字符的大小写转换。所有的这些函数都是遵循Unicode标准定义的字母、数字等分类规范。strings包也有类似的函数,它们是ToUpper和ToLower,将原始字符串的每个字符都做相应的转换,然后返回新的字符串。

常量

常量表达式的值在编译期计算,而不是在运行期。每种常量的潜在类型都是基础类型:boolean、string或数字。

常量间的所有算术运算、逻辑运算和比较运算的结果也是常量,对常量的类型转换操作或以下函数调用都是返回常量结果:len、cap、real、imag、complex和unsafe.Sizeof(§13.1)。

iota 常量生成器

常量声明可以使用iota常量生成器初始化,它用于生成一组以相似规则初始化的常量,但是不用每行都写一遍初始化表达式。在一个const声明语句中,在第一个声明的常量所在的行,iota将会被置为0,然后在每一个有常量声明的行加一。

go
type Weekday int

const (
    Sunday Weekday = iota
    Monday
    Tuesday
    Wednesday
    Thursday
    Friday
    Saturday
)

无类型常量

Go语言的常量有个不同寻常之处。虽然一个常量可以有任意一个确定的基础类型,例如int或float64,或者是类似time.Duration这样命名的基础类型,但是许多常量并没有一个明确的基础类型。编译器为这些没有明确基础类型的数字常量提供比基础类型更高精度的算术运算;你可以认为至少有256bit的运算精度。这里有六种未明确类型的常量类型,分别是无类型的布尔型、无类型的整数、无类型的字符、无类型的浮点数、无类型的复数、无类型的字符串。

通过延迟明确常量的具体类型,无类型的常量不仅可以提供更高的运算精度,而且可以直接用于更多的表达式而不需要显式的类型转换。

注意有一点不同:无类型整数常量转换为int,它的内存大小是不确定的,但是无类型浮点数和复数常量则转换为内存大小明确的float64和complex128。 如果不知道浮点数类型的内存大小是很难写出正确的数值算法的,因此Go语言不存在整型类似的不确定内存大小的浮点数和复数类型。

复合数据类型

  • 数组
  • slice
  • map
  • 结构体

数组和结构体是聚合类型;它们的值由许多元素或成员字段的值组成。数组是由同构的元素组成——每个数组元素都是完全相同的类型——结构体则是由异构的元素组成的。数组和结构体都是有固定内存大小的数据结构。相比之下,slice和map则是动态的数据结构,它们将根据需要动态增长。

结构体

结构体是一种聚合的数据类型,是由零个或多个任意类型的值聚合成的实体。每个值称为结构体的成员。用结构体的经典案例是处理公司的员工信息,每个员工信息包含一个唯一的员工编号、员工的名字、家庭住址、出生日期、工作岗位、薪资、上级领导等等。所有的这些信息都需要绑定到一个实体中,可以作为一个整体单元被复制,作为函数的参数或返回值,或者是被存储到数组中,等等。

go
type Employee struct {
    ID        int
    Name      string
    Address   string
    DoB       time.Time
    Position  string
    Salary    int
    ManagerID int
}

var dilbert Employee

如果结构体成员名字是以大写字母开头的,那么该成员就是导出的;这是Go语言导出规则决定的。一个结构体可能同时包含导出和未导出的成员。

最后

关于go语言的数据类型就写到这里,很多东西其实和C或者python等其他语言都是有相通之处的,更多的是需要去实践,去写代码,才能发现问题,然后解决问题,逐渐掌握。知道这些东西,更多的是在刚接触go语言的时候有一个方向,剩下的还是需要实践来检验...

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