结构体
定义与初始化
结构体是一种可以包含不同类型的字段的数据类型。
示例代码：
type Person struct {Name stringAge int
}func main() {var p Personfmt.Println(p) // 输出: {<nil> 0}// 初始化方式p = Person{"Alice", 30}fmt.Println(p) // 输出: {Alice 30}
}
内存布局
- 结构体在内存中的布局遵循严格的对齐规则。
- 每个字段按照其类型所需的对齐方式进行对齐。
方法
可以为结构体定义方法。
示例代码：
type Person struct {Name stringAge int
}func (p Person) String() string {return fmt.Sprintf("%+v", p)
}func (p *Person) SetAge(age int) {p.Age = age
}func main() {p := Person{"Alice", 30}fmt.Println(p.String()) // 输出: {Name:Alice Age:30}p.SetAge(35)fmt.Println(p) // 输出: {Alice 35}
}
指针
基本概念
指针存储的是另一个变量的内存地址。
示例代码：
package mainimport "fmt"func main() {a := 10p := &a // 获取a的地址fmt.Println(*p) // 输出: 10
}
修改值
通过指针可以修改原变量的值。
示例代码：
func update(a *int) {*a = 20
}func main() {x := 5update(&x)fmt.Println(x) // 输出: 20
}
字符串
字符串不可变性
Go中的字符串是不可变的。
示例代码：
s := "hello"
// 无法直接修改s的内容
// s[0] = 'H' // 错误: 字符串是只读的
字符串操作
使用strings包进行各种操作。
示例代码：
import ("fmt""strings"
)func main() {s := "hello world"fmt.Println(strings.ToUpper(s)) // 输出: HELLO WORLD
}
切片
基本用法
切片是基于数组的一种抽象数据类型。
示例代码：
func main() {arr := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}slice := arr[1:3] // 创建一个切片fmt.Println(slice) // 输出: [2 3]
}
动态调整大小
切片支持动态扩展。
示例代码：
func main() {s := make([]int, 0, 5)for i := 0; i < 5; i++ {s = append(s, i)}fmt.Println(s) // 输出: [0 1 2 3 4]
}
底层数组与容量
切片包含指向数组的指针、长度和容量。
示例代码：
func main() {s := []int{1, 2, 3}fmt.Println(len(s), cap(s)) // 输出: 3 3s = append(s, 4)fmt.Println(len(s), cap(s)) // 输出: 4 6
map
底层实现
- Go语言中的map底层是一个哈希表，它由一个hmap结构体表示。
- hmap包含两个主要部分：buckets（桶）和oldbuckets（旧桶），用于实现哈希表的扩容。
数据结构
type hmap struct {count, B, sizehint, nevacuate intflags uint8fill uint16noverflow uint16buckets, oldbuckets, compare, bucket, oldbucket unsafe.Pointer
}
- count: 当前map中的元素数量。
- B: 位数，决定了桶的数量。
- sizehint: 初始大小提示。
- flags: 标志位。
- fill: 填充比例。
- noverflow: 溢出链表的元素数量。
- buckets: 指向当前桶的指针。
- oldbuckets: 指向旧桶的指针。
- compare: 比较函数。
- bucket: 当前桶的指针。
- oldbucket: 旧桶的指针。
桶结构
type bmap struct {overflow [1]uintptrkeys [0]uintptrvalues [0]uintptr
}
- overflow: 指向溢出链表的指针。
- keys: 存放键的数组。
- values: 存放值的数组。
扩容过程
- 当map的负载因子（已使用的槽位 / 总的槽位）超过一定阈值时，Go会自动扩容map。
- 扩容时，旧的buckets会被复制到新的更大的buckets上，并重新计算哈希值以确定新位置。
删除操作
删除元素时，Go不会立即释放空间，而是标记该位置为删除状态，以便在后续的扩容过程中清理。
package mainimport ("fmt"
)func main() {m := make(map[int]string)// 添加元素m[1] = "one"m[2] = "two"m[3] = "three"// 查找元素value, ok := m[2]fmt.Println(value, ok) // 输出: two true// 删除元素delete(m, 2)_, ok = m[2]fmt.Println(ok) // 输出: false
}
channel
底层实现
- channel本质上是一个环形缓冲区，由chan关键字声明。
- 包含一个指向内部队列的指针、读写索引、缓冲区大小、锁等信息。
- channel可以是带缓冲的也可以是非缓冲的，带缓冲的channel可以在不阻塞的情况下发送消息。
数据结构
type hchan struct {qcount atomic.Value // number of items in circular queuedataqsiz int // len of circular queuebuf unsafe.Pointerelemsize uintptr // bytes in each elemclosed uint32 // closed or notelemtype *_type // element typesendx uint64 // send indexrecvx uint64 // receive indexlock mutexsema uint64
}
- qcount: 队列中的元素数量。
- dataqsiz: 队列的大小。
- buf: 指向队列的指针。
- elemsize: 元素的大小。
- closed: 是否关闭。
- elemtype: 元素类型。
- sendx: 发送索引。
- recvx: 接收索引。
- lock: 互斥锁。
- sema: 信号量。
同步机制
- 非缓冲的channel在没有接收者时会阻塞发送者，反之亦然。
- 缓冲的channel在缓冲区满时会阻塞发送者，在空时会阻塞接收者。
示例代码
package mainimport ("fmt""sync"
)func producer(ch chan int, wg *sync.WaitGroup) {defer wg.Done()for i := 0; i < 10; i++ {ch <- i}close(ch)
}func consumer(ch chan int, wg *sync.WaitGroup) {defer wg.Done()for n := range ch {fmt.Println(n)}
}func main() {ch := make(chan int, 10)var wg sync.WaitGroupwg.Add(2)go producer(ch, &wg)go consumer(ch, &wg)wg.Wait()
}
interface
底层实现
- 在Go语言中，interface是一个特殊的类型，它允许存储任何实现了该接口的方法集的对象。
- 实现interface的类型会在运行时动态绑定方法，这称为动态调度。
- 每个实现了interface的类型都会有一个指向其方法表的指针，这个方法表包含了所有该类型实现的方法。
数据结构
type eface struct {_type *_typedata unsafe.Pointer
}type iface struct {tab *itabdata unsafe.Pointer
}
- eface: 空接口的结构体。
- _type: 类型信息。
- data: 指向实际数据的指针。
- iface: 有具体类型的接口的结构体。
- tab: 方法表。
- data: 指向实际数据的指针。
类型断言
- interface{}可以存储任何类型的值，通过类型断言可以恢复原始类型。
- 断言时，Go会检查存储的类型是否匹配目标类型，如果不匹配则会引发运行时错误。
示例代码
package mainimport ("fmt"
)type Shape interface {Area() float64
}type Rectangle struct {Width float64Height float64
}func (r Rectangle) Area() float64 {return r.Width * r.Height
}func main() {rect := Rectangle{Width: 10, Height: 5}var shape Shape = rect// 类型断言if r, ok := shape.(Rectangle); ok {fmt.Println("Area:", r.Area())} else {fmt.Println("Not a Rectangle")}
}
方法调用
方法绑定
- 在Go中，方法是与接收者类型绑定的函数。
- 当调用一个方法时，编译器会生成一个带有额外参数（接收者）的函数调用。
动态调度
- 对于接口类型的接收者，方法调用会在运行时根据实际存储的类型来决定调用哪个方法。
- 这意味着即使在编译时不知道具体类型，只要实现了接口，就可以调用相应的方法。
示例代码
package mainimport ("fmt"
)type Shape interface {Area() float64
}type Rectangle struct {Width float64Height float64
}func (r Rectangle) Area() float64 {return r.Width * r.Height
}func main() {rect := Rectangle{Width: 10, Height: 5}var shape Shape = rect// 调用方法fmt.Println(shape.Area()) // 输出: 50
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