Go语言核心之美 1.4－包和文件

一、Package

Go语言中的包(Package)就像其它语言的库(Library)或模块(Module)一样，支持模块化，封装性，可重用性，单独编译等特点。包的源码是由数个.go文件组成，这些文件所在的目录名是import路径的最后一个词，例如github.com/sunface/corego包的所有文件都存储在$GOPATH/src/github.com/sunface/corego底下。

每个包都有独立的命名空间。例如，在image包中的Decode和unicode/utf16中的Decode是完全不同的函数。如果要引用第三方库的函数，我们要使用package.Func的形式，例如image.Decode和utf16.Decode。

包也允许我们自己控制包内变量、函数的可见性。在Go语言中，变量、函数等的导出只取决于一个因素：名字首字母的大小写。

想象一下，如果我们的温度转换软件开始流行了，然后希望贡献给开源社区，应该怎么做？

首先让我们创建一个包github.com/sunface/temconv,在1.3节的例子基础上做一些变化。这个包中包含了两个文件，演示了怎么样把数据声明和数据访问分开，在现实项目中，这个包实际只需要一个文件。

temconv.go包含了类型声明，常量，类型的method：

package tempconv

import "fmt"

type Celsius float64
type Fahrenheit float64

const (
    AbsoluteZeroC Celsius = -273.15
    FreezingC     Celsius = 0
    BoilingC      Celsius = 100
)

func (c Celsius) String() string    { return fmt.Sprintf("%g°C", c) }
func (f Fahrenheit) String() string { return fmt.Sprintf("%g°F", f) }

conv.go包含了转换函数:

//温度转换
package tempconv

// 将Celsius温度转换为Fahrenheit
func CToF(c Celsius) Fahrenheit { return Fahrenheit(c*9/5 + 32) }

// 将Fahrenheit温度转换为Celsius.
func FToC(f Fahrenheit) Celsius { return Celsius((f - 32) * 5 / 9) }

每个.go文件的第一行都是package tempconv的声明，表示该文件属于哪个包。当包被导入后，可以这样调用它的成员：tempconv.CToF等等。包级别的变量，例如类型、常量等，对同一个包内的所有文件都是可见的，就好像所有代码定义在同一个文件中一样。注意这里temconv.go导入了fmt.但是conv.go没有，因为它没有用到fmt的任何成员。

上面代码中包级别的const变量，都是大写字母开头的，因此可以在temconv包的外部使用，tempconv.AbsoluteZeroC：

fmt.Println(tempconv.CToF(tempconv.BoilingC)) // "212°F"

我们会选择包内的某个.go文件进行包级别的注释，注释写在该文件的package声明前(见之前的conv.go)。一般来说，这里的注释是对文件进行概述的。一个包只有一个文件需要包级别的注释。这些注释一般会放在doc.go文件中，后续可以通过go doc tempconv来查看包注释。

二、包导入(import)

在Go程序中，每一个包都是通过一个唯一的字符串来标示的，被称为导入路径，这些包是在import声明中统一导入的。Go语言规范不会对导入的包名进行任何约定，这些是由Go的工具来完成解析的。当使用go的工具 (tool)时，一个导入路径代表了一个文件夹，该文件夹内包含了组成包的.go文件。

在import声明中，每个包都有自己的导入包名，按照惯例，这个包名是导入路径的最后一个词，例如github.com/sunface/tempconv的导入包名是temconv：

package main

import (
    "fmt"
    "os"
    "strconv"

    "github.com/sunface/tempconv"
)

func main() {
    for _, arg := range os.Args[1:] {
        t, err := strconv.ParseFloat(arg, 64)
        if err != nil {
            fmt.Fprintf(os.Stderr, "cf: %v\n", err)
            os.Exit(1)
        }
        f := tempconv.Fahrenheit(t)
        c := tempconv.Celsius(t)
        fmt.Printf("%s = %s, %s = %s\n",
            f, tempconv.FToC(f), c, tempconv.CToF(c))
    }
}

因此可以直接调用tempconv.CToF。还可以使用别名机制避免包名冲突：

import (
	"github.com/sunface/tempconv"
	temp "github.com/sunfei/tempconv"
)

调用github.com/sunfei/tempconv：temp.CToF；调用github.com/sunface/tempconv：tempconv.CToF。

上面这个程序将单独的数字命令行参数转换成Celsius和Fahrenhit的值。

$ go build github.com/sunface/corego/ch1.4/cf
$ ./cf 32
32°F = 0°C, 32°C = 89.6°F
$ ./cf 212
212°F = 100°C, 212°C = 413.6°F
$ ./cf -40
-40°F = -40°C, -40°C = -40°F

如果导入一个包后不去使用，那么就会报编译错误，编译器的这个检查可以帮助消除不需要的包引用，虽然在debug期间可能会比较蛋疼，例如注释掉log.Print("hello")可能会消除程序对log包的引用，这个时候编译器就会报错。还好，我们可以使用golang.org/x/tools/cmd/goimports工具，它会自动插入和移除包引用，大多数ide都支持配置去使用goimports。

三、包的初始化

包的初始化时会按照声明的顺序初始化包级别的变量，除非变量间有依赖顺序：

var a = b + c     // a 第三个初始化 3
var b = f()       // b 第二个初始化，调用了f
var c = 1         // c 第一个初始化

func f() int { return c + 1 }

如果某个包有多个.go文件，那这些文件会按照提交给编译器的顺序来初始化，在唤醒编译器前，go tool会通过文件名对.go文件进行排序。

任何文件都可以包含任何数目的init函数:

func init() { /* ... */ }

这种init函数不能被调用也不能被引用，在每个文件内，init函数都会在程序刚启动的时候自动运行，文件内每个init函数会按照声明的顺序依次执行。

每个包只会被初始化一次，首先是初始化依赖包，如果包p导入q，可以肯定的是：q在p初始化之前肯定会完全初始化。因为依赖包会先初始化，所以程序的初始化是自底向上的，main包肯定是最后一个初始化(包的组织类似一个树形结构，main是根节点)。这样在main函数开始时，所有的包都会初始化完毕！

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