结构

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结构体定义

结构体定义的一般方式如下：

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type identifier struct {
    field1 type1
    field2 type2
    ...
}

type T struct {a, b int} 也是合法的语法，它更适用于简单的结构体。

结构体里的字段都有 名字，像 field1、field2 等，如果字段在代码中从来也不会被用到，那么可以命名它为 _。

结构体的字段可以是任何类型，甚至是结构体本身，也可以是函数或者接口。可以声明结构体类型的一个变量，然后像下面这样给它的字段赋值：

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var s T
s.a = 5
s.b = 8

数组可以看作是一种结构体类型，不过它使用下标而不是具名的字段。

使用 new

使用 new 函数给一个新的结构体变量分配内存，它返回指向已分配内存的指针：var t *T = new(T)，如果需要可以把这条语句放在不同的行（比如定义是包范围的，但是分配却没有必要在开始就做）。

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var t *T
t = new(T)

写这条语句的惯用方法是：t := new(T)，变量 t 是一个指向 T的指针，此时结构体字段的值是它们所属类型的零值。

声明 var t T 也会给 t 分配内存，并零值化内存，但是这个时候 t 是类型T。在这两种方式中，t 通常被称做类型 T 的一个实例（instance）或对象（object）。

示例：

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package main
import "fmt"

type struct1 struct {
    i1  int
    f1  float32
    str string
}

func main() {
    ms := new(struct1)
    ms.i1 = 10
    ms.f1 = 15.5
    ms.str= "Chris"

    fmt.Printf("The int is: %d\n", ms.i1)
    fmt.Printf("The float is: %f\n", ms.f1)
    fmt.Printf("The string is: %s\n", ms.str)
    fmt.Println(ms)
}

输出：

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The int is: 10
The float is: 15.500000
The string is: Chris
&{10 15.5 Chris}

使用 fmt.Println 打印一个结构体的默认输出可以很好的显示它的内容，类似使用 %v 选项。

就像在面向对象语言所作的那样，可以使用点号符给字段赋值：structname.fieldname = value。

同样的，使用点号符可以获取结构体字段的值：structname.fieldname。

在 Go 语言中这叫 选择器（selector）。无论变量是一个结构体类型还是一个结构体类型指针，都使用同样的 选择器符（selector-notation） 来引用结构体的字段：

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type myStruct struct { i int }
var v myStruct    // v是结构体类型变量
var p *myStruct   // p是指向一个结构体类型变量的指针
v.i
p.i

初始化一个结构体实例（一个结构体字面量：struct-literal）的更简短和惯用的方式如下：

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    ms := &struct1{10, 15.5, "Chris"}
    // 此时ms的类型是 *struct1

或者：

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    var ms struct1
    ms = struct1{10, 15.5, "Chris"}

混合字面量语法（composite literal syntax）&struct1{a, b, c} 是一种简写，底层仍然会调用 new ()，这里值的顺序必须按照字段顺序来写。在下面的例子中能看到可以通过在值的前面放上字段名来初始化字段的方式。表达式 new(Type) 和 &Type{} 是等价的。

时间间隔（开始和结束时间以秒为单位）是使用结构体的一个典型例子：

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type Interval struct {
    start int
    end   int
}

初始化方式有使用 new 初始化，也可以作为结构体字面量初始化

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intr := Interval{0, 3}            (A)
intr := Interval{end:5, start:1}  (B)
intr := Interval{end:5}           (C)

在（A）中，值必须以字段在结构体定义时的顺序给出，& 不是必须的。（B）显示了另一种方式，字段名加一个冒号放在值的前面，这种情况下值的顺序不必一致，并且某些字段还可以被忽略掉，就像（C）中那样。

结构体类型和字段的命名遵循可见性规则，一个导出的结构体类型中有些字段是导出的，另一些不是，这是可能的。

类型 strcut1 在定义它的包 pack1 中必须是唯一的，它的完全类型名是：pack1.struct1。

下面的例子显示了一个结构体 Person，一个方法，方法有一个类型为 *Person 的参数（因此对象本身是可以被改变的），以及三种调用这个方法的不同方式：

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package main
import (
    "fmt"
    "strings"
)

type Person struct {
    firstName   string
    lastName    string
}

func upPerson(p *Person) {
    p.firstName = strings.ToUpper(p.firstName)
    p.lastName = strings.ToUpper(p.lastName)
}

func main() {
    // 1-struct as a value type:
    var pers1 Person
    pers1.firstName = "Chris"
    pers1.lastName = "Woodward"
    upPerson(&pers1)
    fmt.Printf("The name of the person is %s %s\n", pers1.firstName, pers1.lastName)

    // 2—struct as a pointer:
    pers2 := new(Person)
    pers2.firstName = "Chris"
    pers2.lastName = "Woodward"
    (*pers2).lastName = "Woodward"  // 这是合法的
    upPerson(pers2)
    fmt.Printf("The name of the person is %s %s\n", pers2.firstName, pers2.lastName)

    // 3—struct as a literal:
    pers3 := &Person{"Chris","Woodward"}
    upPerson(pers3)
    fmt.Printf("The name of the person is %s %s\n", pers3.firstName, pers3.lastName)
}

输出：

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The name of the person is CHRIS WOODWARD
The name of the person is CHRIS WOODWARD
The name of the person is CHRIS WOODWARD

在上面例子的第二种情况中，可以直接通过指针，像 pers2.lastName="Woodward" 这样给结构体字段赋值，没有像 C++ 中那样需要使用 -> 操作符，Go 会自动做这样的转换。

注意也可以通过解指针的方式来设置值：(*pers2).lastName = "Woodward"

结构体的内存布局

Go 语言中，结构体和它所包含的数据在内存中是以连续块的形式存在的，即使结构体中嵌套有其他的结构体，这在性能上带来了很大的优势。不像 Java 中的引用类型，一个对象和它里面包含的对象可能会在不同的内存空间中，这点和 Go 语言中的指针很像。下面的例子清晰地说明了这些情况：

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type Rect1 struct {Min, Max Point }
type Rect2 struct {Min, Max *Point }

递归结构体

结构体类型可以通过引用自身来定义。这在定义链表或二叉树的元素（通常叫节点）时特别有用，此时节点包含指向临近节点的链接（地址）。如下所示：

链表：

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type Node struct {
    data    float64
    su      *Node
}

二叉树：

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type Node struct {
    pr      *Node
    data    float64
    su      *Node
}

结构体转换

Go 中的类型转换遵循严格的规则。当为结构体定义了一个 alias 类型时，此结构体类型和它的 alias 类型都有相同的底层类型，它们可以如示例 10.3 那样互相转换，同时需要注意其中非法赋值或转换引起的编译错误。

示例 10.3：

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package main
import "fmt"

type number struct {
    f float32
}

type nr number   // alias type

func main() {
    a := number{5.0}
    b := nr{5.0}
    // var i float32 = b   // compile-error: cannot use b (type nr) as type float32 in assignment
    // var i = float32(b)  // compile-error: cannot convert b (type nr) to type float32
    // var c number = b    // compile-error: cannot use b (type nr) as type number in assignment
    // needs a conversion:
    var c = number(b)
    fmt.Println(a, b, c)
}

输出：

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{5} {5} {5}

使用工厂方法创建结构体实例

Go 语言不支持面向对象编程语言中那样的构造子方法，但是可以很容易的在 Go 中实现 “构造子工厂”方法。为了方便通常会为类型定义一个工厂，按惯例，工厂的名字以 new 或 New 开头。假设定义了如下的 File 结构体类型：

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type File struct {
    fd      int     // 文件描述符
    name    string  // 文件名
}

下面是这个结构体类型对应的工厂方法，它返回一个指向结构体实例的指针：

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func NewFile(fd int, name string) *File {
    if fd < 0 {
        return nil
    }

    return &File{fd, name}
}

然后这样调用它：

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f := NewFile(10, "./test.txt")

在 Go 语言中常常像上面这样在工厂方法里使用初始化来简便的实现构造函数。

如果 File 是一个结构体类型，那么表达式 new(File) 和 &File{} 是等价的。

这可以和大多数面向对象编程语言中笨拙的初始化方式做个比较：File f = new File(...)。

我们可以说是工厂实例化了类型的一个对象，就像在基于类的OO语言中那样。

如果想知道结构体类型T的一个实例占用了多少内存，可以使用：size := unsafe.Sizeof(T{})。

如何强制使用工厂方法

通过应用可见性规则参考4.2.1节、9.5 节就可以禁止使用 new 函数，强制用户使用工厂方法，从而使类型变成私有的，就像在面向对象语言中那样。

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type matrix struct {
    ...
}

func NewMatrix(params) *matrix {
    m := new(matrix) // 初始化 m
    return m
}

在其他包里使用工厂方法：

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package main
import "matrix"
...
wrong := new(matrix.matrix)     // 编译失败（matrix 是私有的）
right := matrix.NewMatrix(...)  // 实例化 matrix 的唯一方式

使用自定义包中的结构体

下面的例子中，main.go 使用了一个结构体，它来自 struct_pack 下的包 structPack。

示例 10.5 structPack.go：

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package structPack

type ExpStruct struct {
    Mi1 int
    Mf1 float32
}

示例 10.6 main.go：

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package main
import (
    "fmt"
    "./struct_pack/structPack"
)

func main() {
    struct1 := new(structPack.ExpStruct)
    struct1.Mi1 = 10
    struct1.Mf1 = 16.

    fmt.Printf("Mi1 = %d\n", struct1.Mi1)
    fmt.Printf("Mf1 = %f\n", struct1.Mf1)
}

输出：

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Mi1 = 10
Mf1 = 16.000000

带标签的结构体

结构体中的字段除了有名字和类型外，还可以有一个可选的标签（tag）：它是一个附属于字段的字符串，可以是文档或其他的重要标记。标签的内容不可以在一般的编程中使用，只有包 reflect 能获取它。reflect包，它可以在运行时自省类型、属性和方法，比如：在一个变量上调用 reflect.TypeOf() 可以获取变量的正确类型，如果变量是一个结构体类型，就可以通过 Field 来索引结构体的字段，然后就可以使用 Tag 属性。

示例)：

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package main

import (
	"fmt"
	"reflect"
)

type TagType struct { // tags
	field1 bool   "An important answer"
	field2 string "The name of the thing"
	field3 int    "How much there are"
}

func main() {
	tt := TagType{true, "Barak Obama", 1}
	for i := 0; i < 3; i++ {
		refTag(tt, i)
	}
}

func refTag(tt TagType, ix int) {
	ttType := reflect.TypeOf(tt)
	ixField := ttType.Field(ix)
	fmt.Printf("%v\n", ixField.Tag)
}

输出：

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An important answer
The name of the thing
How much there are

匿名字段和内嵌结构体

结构体可以包含一个或多个 匿名（或内嵌）字段，即这些字段没有显式的名字，只有字段的类型是必须的，此时类型就是字段的名字。匿名字段本身可以是一个结构体类型，即 结构体可以包含内嵌结构体。

可以粗略地将这个和面向对象语言中的继承概念相比较，随后将会看到它被用来模拟类似继承的行为。Go 语言中的继承是通过内嵌或组合来实现的，所以可以说，在 Go 语言中，相比较于继承，组合更受青睐。

考虑如下的程序：

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package main

import "fmt"

type innerS struct {
	in1 int
	in2 int
}

type outerS struct {
	b    int
	c    float32
	int  // anonymous field
	innerS //anonymous field
}

func main() {
	outer := new(outerS)
	outer.b = 6
	outer.c = 7.5
	outer.int = 60
	outer.in1 = 5
	outer.in2 = 10

	fmt.Printf("outer.b is: %d\n", outer.b)
	fmt.Printf("outer.c is: %f\n", outer.c)
	fmt.Printf("outer.int is: %d\n", outer.int)
	fmt.Printf("outer.in1 is: %d\n", outer.in1)
	fmt.Printf("outer.in2 is: %d\n", outer.in2)

	// 使用结构体字面量
	outer2 := outerS{6, 7.5, 60, innerS{5, 10}}
	fmt.Println("outer2 is:", outer2)
}

输出：

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outer.b is: 6
outer.c is: 7.500000
outer.int is: 60
outer.in1 is: 5
outer.in2 is: 10
outer2 is:{6 7.5 60 {5 10}}

通过类型 outer.int 的名字来获取存储在匿名字段中的数据，于是可以得出一个结论：在一个结构体中对于每一种数据类型只能有一个匿名字段。

内嵌结构体

同样地结构体也是一种数据类型，所以它也可以作为一个匿名字段来使用，如同上面例子中那样。外层结构体通过 outer.in1 直接进入内层结构体的字段，内嵌结构体甚至可以来自其他包。内层结构体被简单的插入或者内嵌进外层结构体。这个简单的“继承”机制提供了一种方式，使得可以从另外一个或一些类型继承部分或全部实现。

另外一个例子：

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package main

import "fmt"

type A struct {
	ax, ay int
}

type B struct {
	A
	bx, by float32
}

func main() {
	b := B{A{1, 2}, 3.0, 4.0}
	fmt.Println(b.ax, b.ay, b.bx, b.by)
	fmt.Println(b.A)
}

输出：

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{1 2}

命名冲突

当两个字段拥有相同的名字（可能是继承来的名字）时该怎么办呢？

  1. 外层名字会覆盖内层名字（但是两者的内存空间都保留），这提供了一种重载字段或方法的方式；
  2. 如果相同的名字在同一级别出现了两次，如果这个名字被程序使用了，将会引发一个错误（不使用没关系）。没有办法来解决这种问题引起的二义性，必须由程序员自己修正。

例子：

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type A struct {a int}
type B struct {a, b int}

type C struct {A; B}
var c C

规则 2：使用 c.a 是错误的，到底是 c.A.a 还是 c.B.a 呢？会导致编译器错误：ambiguous DOT reference c.a disambiguate with either c.A.a or c.B.a。

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type D struct {B; b float32}
var d D

规则1：使用 d.b 是没问题的：它是 float32，而不是 B 的 b。如果想要内层的 b 可以通过 d.B.b 得到。