Go语言实战之类型的本质

傍晚时分，你坐在屋檐下，看着天慢慢地黑下去，心里寂寞而凄凉，感到自己的生命被剥夺了。当时我是个年轻人，但我害怕这样生活下去，衰老下去。在我看来，这是比死亡更可怕的事。——–王小波

写在前面

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• 博文部分内容为《GO语言实战》读书笔记之一
• 嗯，能力有限，书里讲的很多读不大懂，也不知是翻译的原因，嘻，读着很拗口
• 比如这个类型的值做增加或者删除的操作这句
• 我们平常可能会讲，这个类型的值做修改的操作
• 整理一下，其实还是不太懂，理解不足请小伙伴帮忙指正
• 主要涉及知识
  • 类型如何接收方法
  • 内置类型在方法和函数的传递
  • 引用类型在方法和函数的传递

傍晚时分，你坐在屋檐下，看着天慢慢地黑下去，心里寂寞而凄凉，感到自己的生命被剥夺了。当时我是个年轻人，但我害怕这样生活下去，衰老下去。在我看来，这是比死亡更可怕的事。——–王小波

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类型的本质

在声明一个新类型之后,声明一个该类型的方法之前,需要先回答一个问题:这个类型的本质是什么。

如果给这个类型增加或者删除某个值,是要创建一个新值,还是要更改当前的值?

如何接收方法

如果是要创建一个新值,该类型的方法就使用值接收者。如果是要修改当前值,就使用指针接收者。

• 当调用使用指针接收者声明的方法时，这个方法会共享调用方法时接收者所指向的值,即对于接收者来讲，始终是一个值，方法可以理解对接收者的加工，也可以说，当对接收者进行加工生产时，一般使用指针接收方法。

• 当调用使用值接收者声明的方法时，会使用这个值的一个副本来执行，即用于消费这个接收者,不会对原有接收有影响。

需要说明的是GOlang对方法的调用者很宽松，既允许使用值，也允许使用指针来调用方法，不必严格符合接收者的类型。

// 值传递
func (u user) notify() {
	fmt.Printf("Sending User Email To %s<%s>\n",
		u.name,
		u.email)
}
// 指针传递
func (u *user) changeEmail(email string) {
	u.email = email
}

这个答案也会影响程序内部传递这个类型的值的方式:是按值做传递,还是按指针做传递。

保持传递的一致性很重要 。这个背后的原则是,不要只关注某个方法是如何处理这个值,而是要关注这个值的本质是什么。

内置类型在方法和函数的传递

内置类型是由语言提供的一组类型,数值类型、字符串类型和布尔类型,这些类型本质上是原始的类型,因此，当对这些值进行增加或者删除的时候，会创建一个新值.即通过基本类似通过值传递的方式。

基于这个结论，当把内置类型 的值传递给方法或者函数时，应该传递一个对应值的副本,即使用值传递

func Trim(s, cutset string) string {
	if s == "" || cutset == "" {
		return s
	}
	return TrimFunc(s, makeCutsetFunc(cutset))
}

标准库里 strings 包的 Trim 函数,这个函数对调用者原始的string值的一个副本做操作，并返回一个新的string值的副本。字符串(string)就像整数、浮点数和布尔值一样，本质上是一种很原始的数据值，所以在函数或方法内外传递时，要传递字符串的一份副本。

func isShellSpecialVar(c uint8) bool {
	switch c {
	case '*', '#', '$', '@', '!', '?', '-', '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9':
		return true
	}
	return false
}

env 包里的 isShellSpecialVar 函数。这个函数传入了一个 int8类型的值，并返回一个bool 类型的值，这里的参数没有使用指针来共享参数的值，调用者传入了一个uint8值的副本，接受一个返回值 true 或者 false。(go里面是支持switch的，但是python是不支持的)

引用类型在方法和函数的传递

Go 语言里的引用类型有如下几个：切片、映射、通道、接口和函数类型

当声明上述类型的变量时,创建的变量被称作标头(header)值。从技术细节上说,字符串也是一种引用类型。

每个引用类型创建的标头值是包含一个指向底层数据结构的指针。每个引用类型还包含一组独特的字段,用于管理底层数据结构。因为标头值是为复制而设计的,所以永远不需要共享一个引用类型的值。类似Linux里面软链接的作用。

标头值里包含一个指针,因此通过复制来传递一个引用类型的值的副本,本质上就是在共享底层数据结构。

通过已有类型声明一个用户定义类型IP

type IP []byte  //名为 IP 的类型，这个类型被声明为字节切片
......

当要围绕相关的内置类型或者引用类型来声明方法时，直接基于已有类型来声明用户定义的类型(结构体)会很好用。因为编译器只允许为用户定义的类型声明方法.

func (ip IP) MarshalText() ([]byte, error) {
	if len(ip) == 0 {
		return []byte(""), nil
	}
	if len(ip) != IPv4len && len(ip) != IPv6len {
		return nil, &AddrError{Err: "invalid IP address", Addr: hexString(ip)}
	}
	return []byte(ip.String()), nil
}

MarshalText 方法是用 IP 类型的值接收者声明的。一个值接收者，即IP对象通过复制来传递引用类型，从而不需要通过指针来共享引用类型的值。

这种传递方法也可以应用到函数或者方法的参数传递

func ipEmptyString(ip IP) string {
	if len(ip) == 0 {
		return ""
	}
	return ip.String()
}

ipEmptyString 函数。这个函数需要传入一个 IP 类型的值。 调用者传入的是这个引用类型的值，而不是通过引用共享给这个函数 ,这里和方法有着本质的区别，调用者将引用类型的值的副本传入这个函数。

这种方法也适用于函数的返回值。最后要说的是，引用类型的值在其他方面像原始的数据类型的值一样对待。

结构类型(用户定义类型)

结构类型可以用来描述一组数据值，这组值的本质即可以是原始的，也可以是非原始的

原始的情况

如果决定修改某个结构类型的值时,该结构类型的值不应该被更改，需要遵守之前提到的内置类型和引用类型的规范。

简单来讲。对于一些结构体的值。可以看做是find的，不可被修改，只能创建返回一个新值， 所有使用值接收行为，我们看一个Time结构体的Demo

type Time struct {
	// wall and ext encode the wall time seconds, wall time nanoseconds,
	// and optional monotonic clock reading in nanoseconds.
	//
	// From high to low bit position, wall encodes a 1-bit flag (hasMonotonic),
	// a 33-bit seconds field, and a 30-bit wall time nanoseconds field.
	// The nanoseconds field is in the range [0, 999999999].
	// If the hasMonotonic bit is 0, then the 33-bit field must be zero
	// and the full signed 64-bit wall seconds since Jan 1 year 1 is stored in ext.
	// If the hasMonotonic bit is 1, then the 33-bit field holds a 33-bit
	// unsigned wall seconds since Jan 1 year 1885, and ext holds a
	// signed 64-bit monotonic clock reading, nanoseconds since process start.
	wall uint64
	ext  int64

	// loc specifies the Location that should be used to
	// determine the minute, hour, month, day, and year
	// that correspond to this Time.
	// The nil location means UTC.
	// All UTC times are represented with loc==nil, never loc==&utcLoc.
	loc *Location
}

Time 结构选自 time 包,时间点的时间是不能修改的,看下Now 函数的实现

//func now() (sec int64, nsec int32, mono int64)
func Now() Time {
	sec, nsec, mono := now()
	mono -= startNano
	sec += unixToInternal - minWall
	if uint64(sec)>>33 != 0 {
		return Time{uint64(nsec), sec + minWall, Local}
	}
	return Time{hasMonotonic | uint64(sec)<<nsecShift | uint64(nsec), mono, Local}
}

这个函数创建了一个Time类型的值，并给调用者返回了Time值的副本。这个函数没有使用指针来共享Time值。即我们对于原始类型，行为一般通过值接收，让我们来看一个 Time 类型的方法

func (t Time) Add(d Duration) Time {
	dsec := int64(d / 1e9)
	nsec := t.nsec() + int32(d%1e9)
	if nsec >= 1e9 {
		dsec++
		nsec -= 1e9
	} else if nsec < 0 {
		dsec--
		nsec += 1e9
	}
	t.wall = t.wall&^nsecMask | uint64(nsec) // update nsec
	t.addSec(dsec)
	if t.wall&hasMonotonic != 0 {
		te := t.ext + int64(d)
		if d < 0 && te > t.ext || d > 0 && te < t.ext {
			// Monotonic clock reading now out of range; degrade to wall-only.
			t.stripMono()
		} else {
			t.ext = te
		}
	}
	return t
}

这个方法使用值接收者，并返回了一个新的 Time 值,该方法操作的是调用者传入的 Time 值的副本，并且给调用者返回了一个方法内的 Time 值的副本。

至于是使用返回的值替换原来的 Time 值，还是创建一个新的 Time 变量来保存结果，是由调用者决定的事情。

非原始的情况

大多数情况下,结构类型的本质并不是原始的,而是非原始的。这种情况下,对这个类型的值做修改操作应该更改值本身。

当需要修改值本身时,在程序中其他地方,需要使用指针来共享这个值。让我们看一个由标准库中实现的具有非原始本质的结构类型的例子

\Go\src\os\types.go

//D:\Go\src\os\types.go
type File struct {
	*file // os specific
}

\Go\src\os\file_windows.go

//file 是*File 的实际表示
// 额外的一层结构保证没有哪个系统的客户端
// 能够覆盖这些数据。如果覆盖这些数据，
// 可能在变量终结时关闭错误的文件描述符
type file struct {
	pfd        poll.FD
	name       string
	dirinfo    *dirInfo // 除了目录结构，此字段为 nil
	appendMode bool     // whether file is opened for appending
}

标准库中声明的 File 类型。这个类型的本质是非原始的,这个类型的值实际上不能安全复制(可以理解为没有读锁)。因为没有方法阻止程序员进行复制，所以File类型的实现使用了一个嵌入的指针，指向一个未公开的类型.正是这层额外的内嵌类型阻止了复制。

我理解通过指针内嵌的方式，对File私有化，在多重读写中，保证了文件不被覆盖。

不是所有的结构类型都需要或者应该实现类似的额外保护。程序员需要能识别出每个类型的本质，并使用这个本质来决定如何组织类型。

Open 函数的实现

func Open(name string) (*File, error) {
	return OpenFile(name, O_RDONLY, 0)
}

调用者得到的是一个指向 File 类型值的指针。Open 创建了 File 类型的值，并返回指向这个值的指针。如果一个创建用的工厂函数返回了一个指针，就表示这个被返回的值的本质是非原始的。

即便函数或者方法没有直接改变非原始的值的状态，依旧应该使用共享的方式传递.

即使没有修改接收者的值，依然是用指针接收者来声明的。因为 File 类型的值具备非原始的本质，所以总是应该被共享，而不是被复制。

是使用值接收者还是指针接收者,不应该由该方法是否修改了接收到的值来决定。这个决策应该基于该类型的本质。

这条规则的一个例外是,需要让类型值符合某个接口的时候,即便类型的本质是非原始本质的,也可以选择使用值接收者声明方法。这样做完全符合接口值调用方法的机制。

这部分还是有些不太明白，之后有时间还需要在看看。

博文部分内容参考

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《GO语言实战》

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