Go基础知识（二）
这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第 4 天，本文整理了一下Go的部分基础知识的要点，以供回顾，内容来自Go语言圣经和部分博客。
基础类型
bool
string
int int8 int16 int32 int64
uint uint8 uint16 uint32 uint64 uintptr
byte // alias for uint8
rune // alias for int32
// represents a Unicode code point
float32 float64
complex64 complex128
整型
Go语言同时提供了有符号和无符号类型的整数运算。
- int8、int16、int32和int64四种截然不同大小的有符号整数类型
- uint8、uint16、uint32和uint64四种无符号整数类型
这里还有两种一般对应特定CPU平台机器字大小的有符号和无符号整数int和uint；其中int是应用最广泛的数值类型。这两种类型都有同样的大小，32或64bit，但是我们不能对此做任何的假设；因为不同的编译器即使在相同的硬件平台上可能产生不同的大小。
- Unicode字符rune类型是和int32等价的类型，通常用于表示一个Unicode码点。这两个名称可以互换使用。
- byte也是uint8类型的等价类型，byte类型一般用于强调数值是一个原始的数据而不是一个小的整数。
- 一种无符号的整数类型uintptr，没有指定具体的bit大小但是足以容纳指针。uintptr类型只有在底层编程时才需要
其中有符号整数采用2的补码形式表示，也就是最高bit位用来表示符号位，一个n-bit的有符号数的值域是从到。无符号整数的所有bit位都用于表示非负数，值域是0到。例如，int8类型整数的值域是从-128到127，而uint8类型整数的值域是从0到255。
二元运算符优先级递减顺序排列：
* / % << >> & &^
+ - | ^
== != < <= > >=
&&
||
在Go语言中，%取模运算符的符号和被取模数的符号总是一致的，因此-5%3和-5%-3结果都是-2。除法运算符/的行为则依赖于操作数是否全为整数，比如5.0/4.0的结果是1.25，但是5/4的结果是1
对于每种类型T，如果转换允许的话，类型转换操作T(x)将x转换为T类型。
var i int = 42
var f float64 = float64(i)
var u uint = uint(f)
注意go没有隐式类型转换，必须使用显示类型转换。
当使用fmt包打印一个数值时，我们可以用%d、%o或%x参数控制输出的进制格式，就像下面的例子：
o := 0666
fmt.Printf("%d %[1]o %#[1]o\n", o) // "438 666 0666"
x := int64(0xdeadbeef)
fmt.Printf("%d %[1]x %#[1]x %#[1]X\n", x)
// Output:
// 3735928559 deadbeef 0xdeadbeef 0XDEADBEEF
请注意fmt的两个使用技巧。通常Printf格式化字符串包含多个%参数时将会包含对应相同数量的额外操作数，但是%之后的[1]副词告诉Printf函数再次使用第一个操作数。第二，%后的#副词告诉Printf在用%o、%x或%X输出时生成0、0x或0X前缀。
字符面值通过一对单引号直接包含对应字符。最简单的例子是ASCII中类似'a'写法的字符面值，但是我们也可以通过转义的数值来表示任意的Unicode码点对应的字符，马上将会看到这样的例子。
字符使用%c参数打印，或者是用%q参数打印带单引号的字符：
ascii := 'a'
unicode := '国'
newline := '\n'
fmt.Printf("%d %[1]c %[1]q\n", ascii) // "97 a 'a'"
fmt.Printf("%d %[1]c %[1]q\n", unicode) // "22269 国 '国'"
fmt.Printf("%d %[1]q\n", newline) // "10 '\n'"
浮点数
Go语言提供了两种精度的浮点数，float32和float64，算术规范由IEEE754浮点数国际标准定义
浮点数的字面值可以直接写小数部分，像这样：
const e = 2.71828 // (approximately)
小数点前面或后面的数字都可能被省略（例如.707或1.）。很小或很大的数最好用科学计数法书写，通过e或E来指定指数部分：
const Avogadro = 6.02214129e23 // 阿伏伽德罗常数
const Planck = 6.62606957e-34 // 普朗克常数
用Printf函数的%g参数打印浮点数，将采用更紧凑的表示形式打印，并提供足够的精度，但是对应表格的数据，使用%e（带指数）或%f的形式打印可能更合适。所有的这三个打印形式都可以指定打印的宽度和控制打印精度。
for x := 0; x < 8; x++ {
fmt.Printf("x = %d e^x = %8.3f\n", x, math.Exp(float64(x)))
}
上面代码打印e的幂，打印精度是小数点后三个小数精度和8个字符宽度：
x = 0 e^x = 1.000
x = 1 e^x = 2.718
x = 2 e^x = 7.389
x = 3 e^x = 20.086
x = 4 e^x = 54.598
x = 5 e^x = 148.413
x = 6 e^x = 403.429
x = 7 e^x = 1096.633
math包中除了提供大量常用的数学函数外，还提供了IEEE754浮点数标准中定义的特殊值的创建和测试：正无穷大和负无穷大，分别用于表示太大溢出的数字和除零的结果；还有NaN非数，一般用于表示无效的除法操作结果0/0或Sqrt(-1).
var z float64
fmt.Println(z, -z, 1/z, -1/z, z/z) // "0 -0 +Inf -Inf NaN"
函数math.IsNaN用于测试一个数是否是非数NaN，math.NaN则返回非数对应的值。虽然可以用math.NaN来表示一个非法的结果，但是测试一个结果是否是非数NaN则是充满风险的，因为NaN和任何数都是不相等的（译注：在浮点数中，NaN、正无穷大和负无穷大都不是唯一的，每个都有非常多种的bit模式表示）：
nan := math.NaN()
fmt.Println(nan == nan, nan < nan, nan > nan) // "false false false"
如果一个函数返回的浮点数结果可能失败，最好的做法是用单独的标志报告失败，像这样：
func compute() (value float64, ok bool) {
// ...
if failed {
return 0, false
}
return result, true
}
复数
Go语言提供了两种精度的复数类型：complex64和complex128，分别对应float32和float64两种浮点数精度。内置的complex函数用于构建复数，内建的real和imag函数分别返回复数的实部和虚部：
var x complex128 = complex(1, 2) // 1+2i
var y complex128 = complex(3, 4) // 3+4i
fmt.Println(x*y) // "(-5+10i)"
fmt.Println(real(x*y)) // "-5"
fmt.Println(imag(x*y)) // "10"
如果一个浮点数面值或一个十进制整数面值后面跟着一个i，例如3.141592i或2i，它将构成一个复数的虚部，复数的实部是0：
fmt.Println(1i * 1i) // "(-1+0i)", i^2 = -1
在常量算术规则下，一个复数常量可以加到另一个普通数值常量（整数或浮点数、实部或虚部），我们可以用自然的方式书写复数，就像1+2i或与之等价的写法2i+1。上面x和y的声明语句还可以简化：
x := 1 + 2i
y := 3 + 4i
复数也可以用==和!=进行相等比较。只有两个复数的实部和虚部都相等的时候它们才是相等的（译注：浮点数的相等比较是危险的，需要特别小心处理精度问题）。
math/cmplx包提供了复数处理的许多函数，例如求复数的平方根函数和求幂函数。
fmt.Println(cmplx.Sqrt(-1)) // "(0+1i)"
布尔型
一个布尔类型的值只有两种：true和false。
布尔值可以和&&（AND）和||（OR）操作符结合，并且有短路行为：如果运算符左边值已经可以确定整个布尔表达式的值，那么运算符右边的值将不再被求值，因此下面的表达式总是安全的：
s != "" && s[0] == 'x'
其中s[0]操作如果应用于空字符串将会导致panic异常。
因为&&的优先级比||高（助记：&&对应逻辑乘法，||对应逻辑加法，乘法比加法优先级要高），下面形式的布尔表达式是不需要加小括弧的：
if 'a' <= c && c <= 'z' ||
'A' <= c && c <= 'Z' ||
'0' <= c && c <= '9' {
// ...ASCII letter or digit...
}
布尔值并不会隐式转换为数字值0或1，反之亦然。
字符串
一个字符串是一个不可改变的字节序列。字符串可以包含任意的数据，包括byte值0，但是通常是用来包含人类可读的文本。如果试图访问超出字符串索引范围的字节将会导致panic异常：
c := s[len(s)] // panic: index out of range
第i个字节并不一定是字符串的第i个字符，因为对于非ASCII字符的UTF8编码会要两个或多个字节。我们先简单说下字符的工作方式。
子字符串操作s[i:j]基于原始的s字符串的第i个字节开始到第j个字节（并不包含j本身）生成一个新字符串。生成的新字符串将包含j-i个字节。
fmt.Println(s[0:5]) // "hello"
同样，如果索引超出字符串范围或者j小于i的话将导致panic异常。
不管i还是j都可能被忽略，当它们被忽略时将采用0作为开始位置，采用len(s)作为结束的位置。
fmt.Println(s[:5]) // "hello"
fmt.Println(s[7:]) // "world"
fmt.Println(s[:]) // "hello, world"
其中+操作符将两个字符串连接构造一个新字符串：
fmt.Println("goodbye" + s[5:]) // "goodbye, world"
字符串可以用==和<进行比较；比较通过逐个字节比较完成的，因此比较的结果是字符串自然编码的顺序。
字符串的值是不可变的：一个字符串包含的字节序列永远不会被改变，当然我们也可以给一个字符串变量分配一个新字符串值。可以像下面这样将一个字符串追加到另一个字符串：
s := "left foot"
t := s
s += ", right foot"
这并不会导致原始的字符串值被改变，但是变量s将因为+=语句持有一个新的字符串值，但是t依然是包含原先的字符串值。
fmt.Println(s) // "left foot, right foot"
fmt.Println(t) // "left foot"
因为字符串是不可修改的，因此尝试修改字符串内部数据的操作也是被禁止的：
s[0] = 'L' // compile error: cannot assign to s[0]
不变性意味着如果两个字符串共享相同的底层数据的话也是安全的，这使得复制任何长度的字符串代价是低廉的。同样，一个字符串s和对应的子字符串切片s[7:]的操作也可以安全地共享相同的内存，因此字符串切片操作代价也是低廉的。在这两种情况下都没有必要分配新的内存。 图3.4演示了一个字符串和两个子串共享相同的底层数据。
字符串面值
字符串值也可以用字符串面值方式编写，只要将一系列字节序列包含在双引号内即可：
"Hello, 世界"
因为Go语言源文件总是用UTF8编码，并且Go语言的文本字符串也以UTF8编码的方式处理，因此我们可以将Unicode码点也写到字符串面值中。
在一个双引号包含的字符串面值中，可以用以反斜杠``开头的转义序列插入任意的数据。下面的换行、回车和制表符等是常见的ASCII控制代码的转义方式：
\a 响铃
\b 退格
\f 换页
\n 换行
\r 回车
\t 制表符
\v 垂直制表符
' 单引号（只用在 ''' 形式的rune符号面值中）
" 双引号（只用在 "..." 形式的字符串面值中）
\ 反斜杠
字符串和Byte切片
标准库中有四个包对字符串处理尤为重要：bytes、strings、strconv和unicode包。strings包提供了许多如字符串的查询、替换、比较、截断、拆分和合并等功能。
bytes包也提供了很多类似功能的函数，但是针对和字符串有着相同结构的[]byte类型。因为字符串是只读的，因此逐步构建字符串会导致很多分配和复制。在这种情况下，使用bytes.Buffer类型将会更有效，稍后我们将展示。
strconv包提供了布尔型、整型数、浮点数和对应字符串的相互转换，还提供了双引号转义相关的转换。
unicode包提供了IsDigit、IsLetter、IsUpper和IsLower等类似功能，它们用于给字符分类。每个函数有一个单一的rune类型的参数，然后返回一个布尔值。而像ToUpper和ToLower之类的转换函数将用于rune字符的大小写转换。所有的这些函数都是遵循Unicode标准定义的字母、数字等分类规范。strings包也有类似的函数，它们是ToUpper和ToLower，将原始字符串的每个字符都做相应的转换，然后返回新的字符串。
下面例子的basename函数灵感源于Unix shell的同名工具。在我们实现的版本中，basename(s)将看起来像是系统路径的前缀删除，同时将看似文件类型的后缀名部分删除：
fmt.Println(basename("a/b/c.go")) // "c"
fmt.Println(basename("c.d.go")) // "c.d"
fmt.Println(basename("abc")) // "abc"
第一个版本并没有使用任何库，全部手工硬编码实现：
gopl.io/ch3/basename1
// basename removes directory components and a .suffix.
// e.g., a => a, a.go => a, a/b/c.go => c, a/b.c.go => b.c
func basename(s string) string {
// Discard last '/' and everything before.
for i := len(s) - 1; i >= 0; i-- {
if s[i] == '/' {
s = s[i+1:]
break
}
}
// Preserve everything before last '.'.
for i := len(s) - 1; i >= 0; i-- {
if s[i] == '.' {
s = s[:i]
break
}
}
return s
}
这个简化版本使用了strings.LastIndex库函数：
gopl.io/ch3/basename2
func basename(s string) string {
slash := strings.LastIndex(s, "/") // -1 if "/" not found
s = s[slash+1:]
if dot := strings.LastIndex(s, "."); dot >= 0 {
s = s[:dot]
}
return s
}
path和path/filepath包提供了关于文件路径名更一般的函数操作。使用斜杠分隔路径可以在任何操作系统上工作。斜杠本身不应该用于文件名，但是在其他一些领域可能会用于文件名，例如URL路径组件。相比之下，path/filepath包则使用操作系统本身的路径规则，例如POSIX系统使用/foo/bar，而Microsoft Windows使用c:\foo\bar等。
让我们继续另一个字符串的例子。函数的功能是将一个表示整数值的字符串，每隔三个字符插入一个逗号分隔符，例如“12345”处理后成为“12,345”。这个版本只适用于整数类型；支持浮点数类型的留作练习。
gopl.io/ch3/comma
// comma inserts commas in a non-negative decimal integer string.
func comma(s string) string {
n := len(s)
if n <= 3 {
return s
}
return comma(s[:n-3]) + "," + s[n-3:]
}
输入comma函数的参数是一个字符串。如果输入字符串的长度小于或等于3的话，则不需要插入逗号分隔符。否则，comma函数将在最后三个字符前的位置将字符串切割为两个子串并插入逗号分隔符，然后通过递归调用自身来得出前面的子串。
一个字符串是包含只读字节的数组，一旦创建，是不可变的。相比之下，一个字节slice的元素则可以自由地修改。
字符串和字节slice之间可以相互转换：
s := "abc"
b := []byte(s)
s2 := string(b)
从概念上讲，一个[]byte(s)转换是分配了一个新的字节数组用于保存字符串数据的拷贝，然后引用这个底层的字节数组。编译器的优化可以避免在一些场景下分配和复制字符串数据，但总的来说需要确保在变量b被修改的情况下，原始的s字符串也不会改变。将一个字节slice转换到字符串的string(b)操作则是构造一个字符串拷贝，以确保s2字符串是只读的。
为了避免转换中不必要的内存分配，bytes包和strings同时提供了许多实用函数。下面是strings包中的六个函数：
func Contains(s, substr string) bool
func Count(s, sep string) int
func Fields(s string) []string
func HasPrefix(s, prefix string) bool
func Index(s, sep string) int
func Join(a []string, sep string) string
bytes包中也对应的六个函数：
func Contains(b, subslice []byte) bool
func Count(s, sep []byte) int
func Fields(s []byte) [][]byte
func HasPrefix(s, prefix []byte) bool
func Index(s, sep []byte) int
func Join(s [][]byte, sep []byte) []byte
它们之间唯一的区别是字符串类型参数被替换成了字节slice类型的参数。
常量
常量表达式的值在编译期计算，而不是在运行期。每种常量的潜在类型都是基础类型：boolean、string或数字。
一个常量的声明语句定义了常量的名字，和变量的声明语法类似，常量的值不可修改，这样可以防止在运行期被意外或恶意的修改。例如，常量比变量更适合用于表达像π之类的数学常数，因为它们的值不会发生变化：
const pi = 3.14159 // approximately; math.Pi is a better approximation
和变量声明一样，可以批量声明多个常量；这比较适合声明一组相关的常量：
const (
e = 2.71828182845904523536028747135266249775724709369995957496696763
pi = 3.14159265358979323846264338327950288419716939937510582097494459
)
所有常量的运算都可以在编译期完成，这样可以减少运行时的工作，也方便其他编译优化。当操作数是常量时，一些运行时的错误也可以在编译时被发现，例如整数除零、字符串索引越界、任何导致无效浮点数的操作等。
如果是批量声明的常量，除了第一个外其它的常量右边的初始化表达式都可以省略，如果省略初始化表达式则表示使用前面常量的初始化表达式写法，对应的常量类型也一样的。例如：
const (
a = 1
b
c = 2
d
)
fmt.Println(a, b, c, d) // "1 1 2 2"
iota 常量生成器
常量声明可以使用iota常量生成器初始化，它用于生成一组以相似规则初始化的常量，但是不用每行都写一遍初始化表达式。在一个const声明语句中，在第一个声明的常量所在的行，iota将会被置为0，然后在每一个有常量声明的行加一。
下面是来自time包的例子，它首先定义了一个Weekday命名类型，然后为一周的每天定义了一个常量，从周日0开始。在其它编程语言中，这种类型一般被称为枚举类型。
type Weekday int
const (
Sunday Weekday = iota
Monday
Tuesday
Wednesday
Thursday
Friday
Saturday
)
周日将对应0，周一为1，如此等等。
无类型常量
Go语言的常量有个不同寻常之处。虽然一个常量可以有任意一个确定的基础类型，例如int或float64，或者是类似time.Duration这样命名的基础类型，但是许多常量并没有一个明确的基础类型。编译器为这些没有明确基础类型的数字常量提供比基础类型更高精度的算术运算；你可以认为至少有256bit的运算精度。这里有六种未明确类型的常量类型，分别是无类型的布尔型、无类型的整数、无类型的字符、无类型的浮点数、无类型的复数、无类型的字符串。
通过延迟明确常量的具体类型，无类型的常量不仅可以提供更高的运算精度，而且可以直接用于更多的表达式而不需要显式的类型转换。例如，例子中的ZiB和YiB的值已经超出任何Go语言中整数类型能表达的范围，但是它们依然是合法的常量，而且像下面的常量表达式依然有效（译注：YiB/ZiB是在编译期计算出来的，并且结果常量是1024，是Go语言int变量能有效表示的）：
fmt.Println(YiB/ZiB) // "1024"
另一个例子，math.Pi无类型的浮点数常量，可以直接用于任意需要浮点数或复数的地方：
var x float32 = math.Pi
var y float64 = math.Pi
var z complex128 = math.Pi
如果math.Pi被确定为特定类型，比如float64，那么结果精度可能会不一样，同时对于需要float32或complex128类型值的地方则会强制需要一个明确的类型转换：
const Pi64 float64 = math.Pi
var x float32 = float32(Pi64)
var y float64 = Pi64
var z complex128 = complex128(Pi64)
对于常量面值，不同的写法可能会对应不同的类型。例如0、0.0、0i和\u0000虽然有着相同的常量值，但是它们分别对应无类型的整数、无类型的浮点数、无类型的复数和无类型的字符等不同的常量类型。同样，true和false也是无类型的布尔类型，字符串面值常量是无类型的字符串类型。
前面说过除法运算符/会根据操作数的类型生成对应类型的结果。因此，不同写法的常量除法表达式可能对应不同的结果：
var f float64 = 212
fmt.Println((f - 32) * 5 / 9) // "100"; (f - 32) * 5 is a float64
fmt.Println(5 / 9 * (f - 32)) // "0"; 5/9 is an untyped integer, 0
fmt.Println(5.0 / 9.0 * (f - 32)) // "100"; 5.0/9.0 is an untyped float
只有常量可以是无类型的。当一个无类型的常量被赋值给一个变量的时候，就像下面的第一行语句，或者出现在有明确类型的变量声明的右边，如下面的其余三行语句，无类型的常量将会被隐式转换为对应的类型，如果转换合法的话。
var f float64 = 3 + 0i // untyped complex -> float64
f = 2 // untyped integer -> float64
f = 1e123 // untyped floating-point -> float64
f = 'a' // untyped rune -> float64
上面的语句相当于:
var f float64 = float64(3 + 0i)
f = float64(2)
f = float64(1e123)
f = float64('a')
无论是隐式或显式转换，将一种类型转换为另一种类型都要求目标可以表示原始值。对于浮点数和复数，可能会有舍入处理：
const (
deadbeef = 0xdeadbeef // untyped int with value 3735928559
a = uint32(deadbeef) // uint32 with value 3735928559
b = float32(deadbeef) // float32 with value 3735928576 (rounded up)
c = float64(deadbeef) // float64 with value 3735928559 (exact)
d = int32(deadbeef) // compile error: constant overflows int32
e = float64(1e309) // compile error: constant overflows float64
f = uint(-1) // compile error: constant underflows uint
)
对于一个没有显式类型的变量声明（包括简短变量声明），常量的形式将隐式决定变量的默认类型，就像下面的例子：
i := 0 // untyped integer; implicit int(0)
r := '\000' // untyped rune; implicit rune('\000')
f := 0.0 // untyped floating-point; implicit float64(0.0)
c := 0i // untyped complex; implicit complex128(0i)
注意有一点不同：无类型整数常量转换为int，它的内存大小是不确定的，但是无类型浮点数和复数常量则转换为内存大小明确的float64和complex128。 如果不知道浮点数类型的内存大小是很难写出正确的数值算法的，因此Go语言不存在整型类似的不确定内存大小的浮点数和复数类型。
如果要给变量一个不同的类型，我们必须显式地将无类型的常量转化为所需的类型，或给声明的变量指定明确的类型，像下面例子这样：
var i = int8(0)
var i int8 = 0
当尝试将这些无类型的常量转为一个接口值时（见第7章），这些默认类型将显得尤为重要，因为要靠它们明确接口对应的动态类型。
fmt.Printf("%T\n", 0) // "int"
fmt.Printf("%T\n", 0.0) // "float64"
fmt.Printf("%T\n", 0i) // "complex128"
fmt.Printf("%T\n", '\000') // "int32" (rune)
