Go 系列教程 —— 16. 结构体

欢迎来到 [Golang 系列教程](/subject/2)的第 16 个教程。 ### 什么是结构体？ 结构体是用户定义的类型，表示若干个字段（Field）的集合。有时应该把数据整合在一起，而不是让这些数据没有联系。这种情况下可以使用结构体。 例如，一个职员有 `firstName`、`lastName` 和 `age` 三个属性，而把这些属性组合在一个结构体 `employee` 中就很合理。 ### 结构体的声明 ```go type Employee struct { firstName string lastName string age int } ``` 在上面的代码片段里，声明了一个结构体类型 `Employee`，它有 `firstName`、`lastName` 和 `age` 三个字段。通过把相同类型的字段声明在同一行，结构体可以变得更加紧凑。在上面的结构体中，`firstName` 和 `lastName` 属于相同的 `string` 类型，于是这个结构体可以重写为： ```go type Employee struct { firstName, lastName string age, salary int } ``` 上面的结构体 `Employee` 称为 **命名的结构体（Named Structure）**。我们创建了名为 `Employee` 的新类型，而它可以用于创建 `Employee` 类型的结构体变量。   声明结构体时也可以不用声明一个新类型，这样的结构体类型称为 **匿名结构体（Anonymous Structure）**。 ```go var employee struct { firstName, lastName string age int } ``` 上述代码片段创建一个**匿名结构体** `employee`。 ### 创建命名的结构体 通过下面代码，我们定义了一个**命名的结构体 `Employee`**。 ```go package main import ( "fmt" ) type Employee struct { firstName, lastName string age, salary int } func main() { //creating structure using field names emp1 := Employee{ firstName: "Sam", age: 25, salary: 500, lastName: "Anderson", } //creating structure without using field names emp2 := Employee{"Thomas", "Paul", 29, 800} fmt.Println("Employee 1", emp1) fmt.Println("Employee 2", emp2) } ``` [在线运行程序](https://play.golang.org/p/uhPAHeUwvK) 在上述程序的第 7 行，我们创建了一个命名的结构体 `Employee`。而在第 15 行，通过指定每个字段名的值，我们定义了结构体变量 `emp1`。字段名的顺序不一定要与声明结构体类型时的顺序相同。在这里，我们改变了 `lastName` 的位置，将其移到了末尾。这样做也不会有任何的问题。 在上面程序的第 23 行，定义 `emp2` 时我们省略了字段名。在这种情况下，就需要保证字段名的顺序与声明结构体时的顺序相同。 该程序将输出： ``` Employee 1 {Sam Anderson 25 500} Employee 2 {Thomas Paul 29 800} ``` ### 创建匿名结构体 ```go package main import ( "fmt" ) func main() { emp3 := struct { firstName, lastName string age, salary int }{ firstName: "Andreah", lastName: "Nikola", age: 31, salary: 5000, } fmt.Println("Employee 3", emp3) } ``` [在线运行程序](https://play.golang.org/p/TEMFM3oZiq) 在上述程序的第 3 行，我们定义了一个**匿名结构体变量** `emp3`。上面我们已经提到，之所以称这种结构体是匿名的，是因为它只是创建一个新的结构体变量 `em3`，而没有定义任何结构体类型。 该程序会输出： ``` Employee 3 {Andreah Nikola 31 5000} ``` ### 结构体的零值（Zero Value） 当定义好的结构体并没有被显式地初始化时，该结构体的字段将默认赋为零值。 ```go package main import ( "fmt" ) type Employee struct { firstName, lastName string age, salary int } func main() { var emp4 Employee //zero valued structure fmt.Println("Employee 4", emp4) } ``` [在线运行程序](https://play.golang.org/p/p7_OpVdFXJ) 该程序定义了 `emp4`，却没有初始化任何值。因此 `firstName` 和 `lastName` 赋值为 string 的零值（`""`）。而 `age` 和 `salary` 赋值为 int 的零值（0）。该程序会输出： ``` Employee 4 { 0 0} ``` 当然还可以为某些字段指定初始值，而忽略其他字段。这样，忽略的字段名会赋值为零值。   ```go package main import ( "fmt" ) type Employee struct { firstName, lastName string age, salary int } func main() { emp5 := Employee{ firstName: "John", lastName: "Paul", } fmt.Println("Employee 5", emp5) } ``` [在线运行程序](https://play.golang.org/p/w2gPoCnlZ1) 在上面程序中的第 14 行和第 15 行，我们初始化了 `firstName` 和 `lastName`，而 `age` 和 `salary` 没有进行初始化。因此 `age` 和 `salary` 赋值为零值。该程序会输出： ``` Employee 5 {John Paul 0 0} ``` ### 访问结构体的字段 点号操作符 `.` 用于访问结构体的字段。 ```go package main import ( "fmt" ) type Employee struct { firstName, lastName string age, salary int } func main() { emp6 := Employee{"Sam", "Anderson", 55, 6000} fmt.Println("First Name:", emp6.firstName) fmt.Println("Last Name:", emp6.lastName) fmt.Println("Age:", emp6.age) fmt.Printf("Salary: $%d", emp6.salary) } ``` [在线运行程序](https://play.golang.org/p/GPd_sT85IS) 上面程序中的 **emp6.firstName** 访问了结构体 `emp6` 的字段 `firstName`。该程序输出： ``` First Name: Sam Last Name: Anderson Age: 55 Salary: $6000 ``` 还可以创建零值的 `struct`，以后再给各个字段赋值。 ```go package main import ( "fmt" ) type Employee struct { firstName, lastName string age, salary int } func main() { var emp7 Employee emp7.firstName = "Jack" emp7.lastName = "Adams" fmt.Println("Employee 7:", emp7) } ``` [在线运行程序](https://play.golang.org/p/ZEOx10g7nN) 在上面程序中，我们定义了 `emp7`，接着给 `firstName` 和 `lastName` 赋值。该程序会输出： ``` Employee 7: {Jack Adams 0 0} ``` ### 结构体的指针 还可以创建指向结构体的指针。 ```go package main import ( "fmt" ) type Employee struct { firstName, lastName string age, salary int } func main() { emp8 := &Employee{"Sam", "Anderson", 55, 6000} fmt.Println("First Name:", (*emp8).firstName) fmt.Println("Age:", (*emp8).age) } ``` [在线运行程序](https://play.golang.org/p/xj87UCnBtH) 在上面程序中，**emp8** 是一个指向结构体 `Employee` 的指针。`(*emp8).firstName` 表示访问结构体 `emp8` 的 `firstName` 字段。该程序会输出： ``` First Name: Sam Age: 55 ``` **Go 语言允许我们在访问 `firstName` 字段时，可以使用 `emp8.firstName` 来代替显式的解引用 `(*emp8).firstName`**。 ```go package main import ( "fmt" ) type Employee struct { firstName, lastName string age, salary int } func main() { emp8 := &Employee{"Sam", "Anderson", 55, 6000} fmt.Println("First Name:", emp8.firstName) fmt.Println("Age:", emp8.age) } ``` [在线运行程序](https://play.golang.org/p/0ZE265qQ1h) 在上面的程序中，我们使用 `emp8.firstName` 来访问 `firstName` 字段，该程序会输出： ``` First Name: Sam Age: 55 ``` ### 匿名字段 当我们创建结构体时，字段可以只有类型，而没有字段名。这样的字段称为匿名字段（Anonymous Field）。 以下代码创建一个 `Person` 结构体，它含有两个匿名字段 `string` 和 `int`。 ```go type Person struct { string int } ``` 我们接下来使用匿名字段来编写一个程序。 ```go package main import ( "fmt" ) type Person struct { string int } func main() { p := Person{"Naveen", 50} fmt.Println(p) } ``` [在线运行程序](https://play.golang.org/p/YF-DgdVSrC) 在上面的程序中，结构体 `Person` 有两个匿名字段。`p := Person{"Naveen", 50}` 定义了一个 `Person` 类型的变量。该程序输出 `{Naveen 50}`。 **虽然匿名字段没有名称，但其实匿名字段的名称就默认为它的类型**。比如在上面的 `Person` 结构体里，虽说字段是匿名的，但 Go 默认这些字段名是它们各自的类型。所以 `Person` 结构体有两个名为 `string` 和 `int` 的字段。 ```go package main import ( "fmt" ) type Person struct { string int } func main() { var p1 Person p1.string = "naveen" p1.int = 50 fmt.Println(p1) } ``` [在线运行程序](https://play.golang.org/p/K-fGNxVyiA) 在上面程序的第 14 行和第 15 行，我们访问了 `Person` 结构体的匿名字段，我们把字段类型作为字段名，分别为 "string" 和 "int"。上面程序的输出如下： ``` {naveen 50} ``` ### 嵌套结构体（Nested Structs） 结构体的字段有可能也是一个结构体。这样的结构体称为嵌套结构体。 ```go package main import ( "fmt" ) type Address struct { city, state string } type Person struct { name string age int address Address } func main() { var p Person p.name = "Naveen" p.age = 50 p.address = Address { city: "Chicago", state: "Illinois", } fmt.Println("Name:", p.name) fmt.Println("Age:",p.age) fmt.Println("City:",p.address.city) fmt.Println("State:",p.address.state) } ``` [在线运行程序](https://play.golang.org/p/46jkQFdTPO) 上面的结构体 `Person` 有一个字段 `address`，而 `address` 也是结构体。该程序输出： ``` Name: Naveen Age: 50 City: Chicago State: Illinois ``` ### 提升字段（Promoted Fields） 如果是结构体中有匿名的结构体类型字段，则该匿名结构体里的字段就称为提升字段。这是因为提升字段就像是属于外部结构体一样，可以用外部结构体直接访问。我知道这种定义很复杂，所以我们直接研究下代码来理解吧。 ```go type Address struct { city, state string } type Person struct { name string age int Address } ``` 在上面的代码片段中，`Person` 结构体有一个匿名字段 `Address`，而 `Address` 是一个结构体。现在结构体 `Address` 有 `city` 和 `state` 两个字段，访问这两个字段就像在 `Person` 里直接声明的一样，因此我们称之为提升字段。 ```go package main import ( "fmt" ) type Address struct { city, state string } type Person struct { name string age int Address } func main() { var p Person p.name = "Naveen" p.age = 50 p.Address = Address{ city: "Chicago", state: "Illinois", } fmt.Println("Name:", p.name) fmt.Println("Age:", p.age) fmt.Println("City:", p.city) //city is promoted field fmt.Println("State:", p.state) //state is promoted field } ``` [在线运行程序](https://play.golang.org/p/OgeHCJYoEy) 在上面代码中的第 26 行和第 27 行，我们使用了语法 `p.city` 和 `p.state`，访问提升字段 `city` 和 `state` 就像它们是在结构体 `p` 中声明的一样。该程序会输出： ``` Name: Naveen Age: 50 City: Chicago State: Illinois ``` ### 导出结构体和字段 如果结构体名称以大写字母开头，则它是其他包可以访问的导出类型（Exported Type）。同样，如果结构体里的字段首字母大写，它也能被其他包访问到。 让我们使用自定义包，编写一个程序来更好地去理解它。 在你的 Go 工作区的 `src` 目录中，创建一个名为 `structs` 的文件夹。另外在 `structs` 中再创建一个目录 `computer`。 在 `computer` 目录中，在名为 `spec.go` 的文件中保存下面的程序。 ```go package computer type Spec struct { //exported struct Maker string //exported field model string //unexported field Price int //exported field } ``` 上面的代码片段中，创建了一个 `computer` 包，里面有一个导出结构体类型 `Spec`。`Spec` 有两个导出字段 `Maker` 和 `Price`，和一个未导出的字段 `model`。接下来我们会在 main 包中导入这个包，并使用 `Spec` 结构体。 ```go package main import "structs/computer" import "fmt" func main() { var spec computer.Spec spec.Maker = "apple" spec.Price = 50000 fmt.Println("Spec:", spec) } ``` 包结构如下所示： ``` src structs computer spec.go main.go ``` 在上述程序的第 3 行，我们导入了 `computer` 包。在第 8 行和第 9 行，我们访问了结构体 `Spec` 的两个导出字段 `Maker` 和 `Price`。执行命令 `go install structs` 和 `workspacepath/bin/structs`，运行该程序。 如果我们试图访问未导出的字段 `model`，编译器会报错。将 `main.go` 的内容替换为下面的代码。 ```go package main import "structs/computer" import "fmt" func main() { var spec computer.Spec spec.Maker = "apple" spec.Price = 50000 spec.model = "Mac Mini" fmt.Println("Spec:", spec) } ``` 在上面程序的第 10 行，我们试图访问未导出的字段 `model`。如果运行这个程序，编译器会产生错误：**spec.model undefined (cannot refer to unexported field or method model)**。 ### 结构体相等性（Structs Equality） **结构体是值类型。如果它的每一个字段都是可比较的，则该结构体也是可比较的。如果两个结构体变量的对应字段相等，则这两个变量也是相等的**。 ```go package main import ( "fmt" ) type name struct { firstName string lastName string } func main() { name1 := name{"Steve", "Jobs"} name2 := name{"Steve", "Jobs"} if name1 == name2 { fmt.Println("name1 and name2 are equal") } else { fmt.Println("name1 and name2 are not equal") } name3 := name{firstName:"Steve", lastName:"Jobs"} name4 := name{} name4.firstName = "Steve" if name3 == name4 { fmt.Println("name3 and name4 are equal") } else { fmt.Println("name3 and name4 are not equal") } } ``` [在线运行程序](https://play.golang.org/p/AU1FkdsPk7) 在上面的代码中，结构体类型 `name` 包含两个 `string` 类型。由于字符串是可比较的，因此可以比较两个 `name` 类型的结构体变量。 上面代码中 `name1` 和 `name2` 相等，而 `name3` 和 `name4` 不相等。该程序会输出： ``` name1 and name2 are equal name3 and name4 are not equal ``` **如果结构体包含不可比较的字段，则结构体变量也不可比较。** ```go package main import ( "fmt" ) type image struct { data map[int]int } func main() { image1 := image{data: map[int]int{ 0: 155, }} image2 := image{data: map[int]int{ 0: 155, }} if image1 == image2 { fmt.Println("image1 and image2 are equal") } } ``` [在线运行程序](https://play.golang.org/p/T4svXOTYSg) 在上面代码中，结构体类型 `image` 包含一个 `map` 类型的字段。由于 `map` 类型是不可比较的，因此 `image1` 和 `image2` 也不可比较。如果运行该程序，编译器会报错：**`main.go:18: invalid operation: image1 == image2 (struct containing map[int]int cannot be compared)`**。 [github](https://github.com/golangbot/structs) 上有本教程的源代码。 **上一教程 - [指针](https://studygolang.com/articles/12262)** **下一教程 - [方法](https://studygolang.com/articles/12264)**