Go语言入门指南：基础语法和常用特性解析 | 豆包MarsCode AI刷题
1.什么是Go语言
Go 是一个开源的编程语言，它能让构造简单、可靠且高效的软件变得容易。
Go是从2007年末由Robert Griesemer, Rob Pike, Ken Thompson主持开发，后来还加入了Ian Lance Taylor, Russ Cox等人，并最终于2009年11月开源，在2012年早些时候发布了Go 1稳定版本。现在Go的开发已经是完全开放的，并且拥有一个活跃的社区。
2.Go的语言特色
- 高性能，高并发
- 语法简单、学习曲线平缓
- 丰富的标准库
- 完善的工具链
- 静态链接
- 快速编译
- 跨平台
- 垃圾回收
3.Go的用途
Go 语言被设计成一门应用于搭载 Web 服务器，存储集群或类似用途的巨型中央服务器的系统编程语言。
对于高性能分布式系统领域而言，Go 语言无疑比大多数其它语言有着更高的开发效率。它提供了海量并行的支持，这对于游戏服务端的开发而言是再好不过了。
3.开发环境
第一步：安装Golang,这一步骤比较简单
我们可以直接浏览器进入Golang的官网，点击download。
第二步：配置开发Golang的编辑器
以下使用VSCode,扩展里安装Go插件
4.基础语法
4.1 Go语言结构
在我们开始学习 Go 编程语言的基础构建模块前，让我们先来了解 Go 语言最简单程序的结构。
Go 语言的基础组成有以下几个部分：
- 包声明
- 引入包
- 函数
- 变量
- 语句 & 表达式
- 注释
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
fmt.Println("hello world")
}
- 第一行代码 package main 定义了包名。你必须在源文件中非注释的第一行指明这个文件属于哪个包，如：package main。package main表示一个可独立执行的程序，每个 Go 应用程序都包含一个名为 main 的包。
- 下一行 import "fmt" 告诉 Go 编译器这个程序需要使用 fmt 包（的函数，或其他元素），fmt 包实现了格式化 IO（输入/输出）的函数。
- 下一行 func main() 是程序开始执行的函数。main 函数是每一个可执行程序所必须包含的，一般来说都是在启动后第一个执行的函数（如果有 init() 函数则会先执行该函数）。
- 下一行 fmt.Println(...) 可以将字符串输出到控制台，并在最后自动增加换行字符 \n。 使用 fmt.Print("hello, world\n") 可以得到相同的结果。 Print 和 Println 这两个函数也支持使用变量，如：fmt.Println(arr)。如果没有特别指定，它们会以默认的打印格式将变量 arr 输出到控制台。
- 当标识符（包括常量、变量、类型、函数名、结构字段等等）以一个大写字母开头，如：Group1，那么使用这种形式的标识符的对象就可以被外部包的代码所使用（客户端程序需要先导入这个包），这被称为导出（像面向对象语言中的 public）；标识符如果以小写字母开头，则对包外是不可见的，但是他们在整个包的内部是可见并且可用的（像面向对象语言中的 protected ）。
4.2 变量与常量
package main
import (
"fmt"
"math"
)
func main() {
var a = "initial"
var b, c int = 1, 2
var d = true
var e float64
f := float32(e)
g := a + "foo"
fmt.Println(a, b, c, d, e, f) // initial 1 2 true 0 0
fmt.Println(g) // initialapple
const s string = "constant"
const h = 500000000
const i = 3e20 / h
fmt.Println(s, h, i, math.Sin(h), math.Sin(i))
}
go语言是一门强类型语言，每一个变量都有它自己的变量类型。常见的变量类型包括 字符串 整数 浮点型 布尔型等。
go语言里变量声明的方式有两种：
//var 变量名 【类型】 = 变量值
var a = "initial"
var d = true
var b, c int = 1, 2 //声明变量的时候，一般会自动去推导变量的类型，如果有需要，可以写变量类型
//变量 ：= 变量值
f := float32(e)
g := a + "foo" //字符串拼接
常量
把 var 改成 const
const s string = "constant"
4.3 if-else
go语言里面的 if-else 和 C 类似，不同点是 if 后面没有括号，后面是大括号{}
package main
import "fmt"
func main() {
if 7%2 == 0 {
fmt.Println("7 is even")
} else {
fmt.Println("7 is odd")
}
if 8%4 == 0 {
fmt.Println("8 is divisible by 4")
}
if num := 9; num < 0 {
fmt.Println(num, "is negative")
} else if num < 10 {
fmt.Println(num, "has 1 digit")
} else {
fmt.Println(num, "has multiple digits")
}
}
注意：Go 没有三目运算符，所以不支持 ?: 形式的条件判断。
4.4 循环
特点：go语言只有一种 for 循环
package main
import "fmt"
func main() {
i := 1
for {
fmt.Println("loop")
break
}
for j := 7; j < 9; j++ {
fmt.Println(j)
}
for n := 0; n < 5; n++ {
if n%2 == 0 {
continue
}
fmt.Println(n)
}
for i <= 3 {
fmt.Println(i)
i = i + 1
}
}
4.5 switch分支结构
相比于 C 或者 C++ ，go语言里面的switch功能更强大，可以使用任意变量类型，甚至可以用来取代任意的 if-else 语句。
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func main() {
a := 2
switch a {
case 1:
fmt.Println("one")
case 2:
fmt.Println("two")
case 3:
fmt.Println("three")
case 4, 5:
fmt.Println("four or five")
default:
fmt.Println("other")
}
t := time.Now()
switch {
case t.Hour() < 12:
fmt.Println("It's before noon")
default:
fmt.Println("It's after noon")
}
}
4.6 数组
数组是具有相同唯一类型的一组已编号且长度固定的数据项序列，这种类型可以是任意的原始类型例如整型、字符串或者自定义类型。
相对于去声明 number0, number1, ..., number99 的变量，使用数组形式 numbers[0], numbers[1] ..., numbers[99] 更加方便且易于扩展。
数组元素可以通过索引（位置）来读取（或者修改），索引从 0 开始，第一个元素索引为 0，第二个索引为 1，以此类推。
声明数组
Go 语言数组声明需要指定元素类型及元素个数，语法格式如下：
var arrayName [size]dataType
其中，arrayName 是数组的名称，size 是数组的大小，dataType 是数组中元素的数据类型。
以下定义了数组 balance 长度为 10 类型为 float32：
var balance [10]float32
初始化数组
以下演示了数组初始化：
以下实例声明一个名为 numbers 的整数数组，其大小为 5，在声明时，数组中的每个元素都会根据其数据类型进行默认初始化，对于整数类型，初始值为 0。
var numbers [5]int
还可以使用初始化列表来初始化数组的元素：
var numbers = [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
以上代码声明一个大小为 5 的整数数组，并将其中的元素分别初始化为 1、2、3、4 和 5。
另外，还可以使用 := 简短声明语法来声明和初始化数组：
numbers := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
以上代码创建一个名为 numbers 的整数数组，并将其大小设置为 5，并初始化元素的值。
**注意：**在 Go 语言中，数组的大小是类型的一部分，因此不同大小的数组是不兼容的，也就是说 [5]int 和 [10]int 是不同的类型。
package main
import "fmt"
func main() {
var a [5]int
a[4] = 100
fmt.Println("get:", a[2])
fmt.Println("len:", len(a))
b := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
fmt.Println(b)
var twoD [2][3]int
for i := 0; i < 2; i++ {
for j := 0; j < 3; j++ {
twoD[i][j] = i + j
}
}
fmt.Println("2d: ", twoD)
}
4.7 切片
切片不同于数组可以任意更改长度，然后也有更丰富的操作。比如说我们可以用make来创建一个切片，可以像数组一样去取值，使用append来追加元素。注意append的结果赋值为原数组。因为slice的原理实际上是它有一个存储了长度和一个容量，加一个指针向一个数组的指针，在执行append的时候，如果容量不够的话，会扩容并且返回新的slice。
slice拥有像python一样的切片操作，不过不同于python，这里不支持负数索引。
package main
import "fmt"
func main() {
s := make([]string, 3)
s[0] = "a"
s[1] = "b"
s[2] = "c"
fmt.Println("get:", s[2]) // c
fmt.Println("len:", len(s)) // 3
s = append(s, "d")
s = append(s, "e", "f")
fmt.Println(s) // [a b c d e f]
c := make([]string, len(s))
copy(c, s)
fmt.Println(c) // [a b c d e f]
fmt.Println(s[2:5]) // [c d e]
fmt.Println(s[:5]) // [a b c d e]
fmt.Println(s[2:]) // [c d e f]
good := []string{"g", "o", "o", "d"}
fmt.Println(good) // [g o o d]
}
len() 和 cap() 函数
切片是可索引的，并且可以由 len() 方法获取长度。
切片提供了计算容量的方法 cap() 可以测量切片最长可以达到多少。
4.8 map
在其他编程语言中，可能叫做哈希或者字典。map在实际上使用过程中是最频繁的。
Map 是一种集合，所以我们可以像迭代数组和切片那样迭代它。不过，Map 是无序的，遍历 Map 时返回的键值对的顺序是不确定的。
在获取 Map 的值时，如果键不存在，返回该类型的零值，例如 int 类型的零值是 0，string 类型的零值是 ""。
Map 是引用类型，如果将一个 Map 传递给一个函数或赋值给另一个变量，它们都指向同一个底层数据结构，因此对 Map 的修改会影响到所有引用它的变量。
定义 Map
可以使用内建函数 make 或使用 map 关键字来定义 Map:
//使用 make 函数
map_variable := make(map[KeyType]ValueType, initialCapacity)
其中 KeyType 是键的类型，ValueType 是值的类型，initialCapacity 是可选的参数，用于指定 Map 的初始容量。Map 的容量是指 Map 中可以保存的键值对的数量，当 Map 中的键值对数量达到容量时，Map 会自动扩容。如果不指定 initialCapacity，Go 语言会根据实际情况选择一个合适的值。
package main
import "fmt"
func main() {
m := make(map[string]int)
m["one"] = 1
m["two"] = 2
fmt.Println(m) // map[one:1 two:2]
fmt.Println(len(m)) // 2
fmt.Println(m["one"]) // 1
fmt.Println(m["unknow"]) // 0
r, ok := m["unknow"]
fmt.Println(r, ok) // 0 false
delete(m, "one")
m2 := map[string]int{"one": 1, "two": 2}
var m3 = map[string]int{"one": 1, "two": 2}
fmt.Println(m2, m3)
}
delete() 函数
delete() 函数用于删除集合的元素, 参数为 map 和其对应的 key。
4.9 range
go 语言中 range 关键字用于 for 循环中迭代数组(array)、切片(slice)、通道(channel)或集合(map)的元素。在数组和切片中它返回元素的索引和索引对应的值，在集合中返回 key-value 对。
for 循环的 range 格式可以对 slice、map、数组、字符串等进行迭代循环。
package main
import "fmt"
func main() {
nums := []int{2, 3, 4}
sum := 0
for i, num := range nums {
sum += num
if num == 2 {
fmt.Println("index:", i, "num:", num) // index: 0 num: 2
}
}
fmt.Println(sum) // 9
m := map[string]string{"a": "A", "b": "B"}
for k, v := range m {
fmt.Println(k, v) // b 8; a A
}
for k := range m {
fmt.Println("key", k) // key a; key b
}
}
如果只想读取 key，格式如下：
for key := range oldMap
或者这样：
for key, _ := range oldMap
如果只想读取 value，格式如下：
for _, value := range oldMap
4.10 函数
函数是基本的代码块，用于执行一个任务。
Go 语言最少有个 main() 函数。
你可以通过函数来划分不同功能，逻辑上每个函数执行的是指定的任务。
函数声明告诉了编译器函数的名称，返回类型，和参数。
Go 语言标准库提供了多种可动用的内置的函数。例如，len() 函数可以接受不同类型参数并返回该类型的长度。如果我们传入的是字符串则返回字符串的长度，如果传入的是数组，则返回数组中包含的元素个数。
函数定义
Go 语言函数定义格式如下：
func function_name( [parameter list] ) [return_types] {
//函数体
}
函数定义解析：
- func：函数由 func 开始声明
- function_name：函数名称，参数列表和返回值类型构成了函数签名。
- parameter list：参数列表，参数就像一个占位符，当函数被调用时，你可以将值传递给参数，这个值被称为实际参数。参数列表指定的是参数类型、顺序、及参数个数。参数是可选的，也就是说函数也可以不包含参数。
- return_types：返回类型，函数返回一列值。return_types 是该列值的数据类型。有些功能不需要返回值，这种情况下 return_types 不是必须的。
- 函数体：函数定义的代码集合。
package main
import "fmt"
func add(a int, b int) int {
return a + b
}
func add2(a, b int) int {
return a + b
}
func exists(m map[string]string, k string) (v string, ok bool) {
v, ok = m[k]
return v, ok
}
func main() {
res := add(1, 2)
fmt.Println(res) // 3
v, ok := exists(map[string]string{"a": "A"}, "a")
fmt.Println(v, ok) // A True
}
Golang里面的函数原生支持返回多个值。在实际业务逻辑中代码里面几乎所有的函数都返回两个值，第一个是真正的返回结果，第二个值是一个错误信息。
4.11 指针
什么是指针
一个指针变量指向了一个值的内存地址。
类似于变量和常量，在使用指针前你需要声明指针。指针声明格式如下：
var var_name *var-type
var-type 为指针类型，var_name 为指针变量名，* 号用于指定变量是作为一个指针。以下是有效的指针声明：
var ip *int /* 指向整型*/
var fp *float32 /* 指向浮点型 */
本例中这是一个指向 int 和 float32 的指针。
如何使用指针
指针使用流程：
- 定义指针变量。
- 为指针变量赋值。
- 访问指针变量中指向地址的值。
package main
import "fmt"
func add2(n int) {
n += 2
}
func add2ptr(n *int) {
*n += 2
}
func main() {
n := 5
add2(n)
fmt.Println(n) // 5
add2ptr(&n)
fmt.Println(n) // 7
}
5.实战
5.1猜谜游戏
package main
import (
"bufio"
"fmt"
"math/rand"
"os"
"strconv"
"strings"
"time"
)
func main() {
maxNum := 100
rand.Seed(time.Now().UnixNano())
secretNumber := rand.Intn(maxNum)
// fmt.Println("The secret number is ", secretNumber)
fmt.Println("Please input your guess")
reader := bufio.NewReader(os.Stdin)
for {
input, err := reader.ReadString('\n')
if err != nil {
fmt.Println("An error occured while reading input. Please try again", err)
continue
}
input = strings.Trim(input, "\r\n")
guess, err := strconv.Atoi(input)
if err != nil {
fmt.Println("Invalid input. Please enter an integer value")
continue
}
fmt.Println("You guess is", guess)
if guess > secretNumber {
fmt.Println("Your guess is bigger than the secret number. Please try again")
} else if guess < secretNumber {
fmt.Println("Your guess is smaller than the secret number. Please try again")
} else {
fmt.Println("Correct, you Legend!")
break
}
}
}
5.2 在线词典
package main
import (
"bytes"
"encoding/json"
"fmt"
"io/ioutil"
"log"
"net/http"
"os"
)
type DictRequest struct {
TransType string `json:"trans_type"`
Source string `json:"source"`
UserID string `json:"user_id"`
}
type DictResponse struct {
Rc int `json:"rc"`
Wiki struct {
KnownInLaguages int `json:"known_in_laguages"`
Description struct {
Source string `json:"source"`
Target interface{} `json:"target"`
} `json:"description"`
ID string `json:"id"`
Item struct {
Source string `json:"source"`
Target string `json:"target"`
} `json:"item"`
ImageURL string `json:"image_url"`
IsSubject string `json:"is_subject"`
Sitelink string `json:"sitelink"`
} `json:"wiki"`
Dictionary struct {
Prons struct {
EnUs string `json:"en-us"`
En string `json:"en"`
} `json:"prons"`
Explanations []string `json:"explanations"`
Synonym []string `json:"synonym"`
Antonym []string `json:"antonym"`
WqxExample [][]string `json:"wqx_example"`
Entry string `json:"entry"`
Type string `json:"type"`
Related []interface{} `json:"related"`
Source string `json:"source"`
} `json:"dictionary"`
}
func query(word string) {
client := &http.Client{}
request := DictRequest{TransType: "en2zh", Source: word}
buf, err := json.Marshal(request)
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
var data = bytes.NewReader(buf)
req, err := http.NewRequest("POST", "https://api.interpreter.caiyunai.com/v1/dict", data)
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
req.Header.Set("Connection", "keep-alive")
req.Header.Set("DNT", "1")
req.Header.Set("os-version", "")
req.Header.Set("sec-ch-ua-mobile", "?0")
req.Header.Set("User-Agent", "Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_15_7) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/99.0.4844.51 Safari/537.36")
req.Header.Set("app-name", "xy")
req.Header.Set("Content-Type", "application/json;charset=UTF-8")
req.Header.Set("Accept", "application/json, text/plain, */*")
req.Header.Set("device-id", "")
req.Header.Set("os-type", "web")
req.Header.Set("X-Authorization", "token:qgemv4jr1y38jyq6vhvi")
req.Header.Set("Origin", "https://fanyi.caiyunapp.com")
req.Header.Set("Sec-Fetch-Site", "cross-site")
req.Header.Set("Sec-Fetch-Mode", "cors")
req.Header.Set("Sec-Fetch-Dest", "empty")
req.Header.Set("Referer", "https://fanyi.caiyunapp.com/")
req.Header.Set("Accept-Language", "zh-CN,zh;q=0.9")
req.Header.Set("Cookie", "_ym_uid=16456948721020430059; _ym_d=1645694872")
resp, err := client.Do(req)
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
defer resp.Body.Close()
bodyText, err := ioutil.ReadAll(resp.Body)
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
if resp.StatusCode != 200 {
log.Fatal("bad StatusCode:", resp.StatusCode, "body", string(bodyText))
}
var dictResponse DictResponse
err = json.Unmarshal(bodyText, &dictResponse)
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
fmt.Println(word, "UK:", dictResponse.Dictionary.Prons.En, "US:", dictResponse.Dictionary.Prons.EnUs)
for _, item := range dictResponse.Dictionary.Explanations {
fmt.Println(item)
}
}
func main() {
if len(os.Args) != 2 {
fmt.Fprintf(os.Stderr, `usage: simpleDict WORD
example: simpleDict hello
`)
os.Exit(1)
}
word := os.Args[1]
query(word)
}
5.3 SOCKS5代理
package main
import (
"bufio"
"context"
"encoding/binary"
"errors"
"fmt"
"io"
"log"
"net"
)
const socks5Ver = 0x05
const cmdBind = 0x01
const atypeIPV4 = 0x01
const atypeHOST = 0x03
const atypeIPV6 = 0x04
func main() {
server, err := net.Listen("tcp", "127.0.0.1:1080")
if err != nil {
panic(err)
}
for {
client, err := server.Accept()
if err != nil {
log.Printf("Accept failed %v", err)
continue
}
go process(client)
}
}
func process(conn net.Conn) {
defer conn.Close()
reader := bufio.NewReader(conn)
err := auth(reader, conn)
if err != nil {
log.Printf("client %v auth failed:%v", conn.RemoteAddr(), err)
return
}
err = connect(reader, conn)
if err != nil {
log.Printf("client %v auth failed:%v", conn.RemoteAddr(), err)
return
}
}
func auth(reader *bufio.Reader, conn net.Conn) (err error) {
// +----+----------+----------+
// |VER | NMETHODS | METHODS |
// +----+----------+----------+
// | 1 | 1 | 1 to 255 |
// +----+----------+----------+
// VER: 协议版本，socks5为0x05
// NMETHODS: 支持认证的方法数量
// METHODS: 对应NMETHODS，NMETHODS的值为多少，METHODS就有多少个字节。RFC预定义了一些值的含义，内容如下:
// X’00’ NO AUTHENTICATION REQUIRED
// X’02’ USERNAME/PASSWORD
ver, err := reader.ReadByte()
if err != nil {
return fmt.Errorf("read ver failed:%w", err)
}
if ver != socks5Ver {
return fmt.Errorf("not supported ver:%v", ver)
}
methodSize, err := reader.ReadByte()
if err != nil {
return fmt.Errorf("read methodSize failed:%w", err)
}
method := make([]byte, methodSize)
_, err = io.ReadFull(reader, method)
if err != nil {
return fmt.Errorf("read method failed:%w", err)
}
// +----+--------+
// |VER | METHOD |
// +----+--------+
// | 1 | 1 |
// +----+--------+
_, err = conn.Write([]byte{socks5Ver, 0x00})
if err != nil {
return fmt.Errorf("write failed:%w", err)
}
return nil
}
func connect(reader *bufio.Reader, conn net.Conn) (err error) {
// +----+-----+-------+------+----------+----------+
// |VER | CMD | RSV | ATYP | DST.ADDR | DST.PORT |
// +----+-----+-------+------+----------+----------+
// | 1 | 1 | X'00' | 1 | Variable | 2 |
// +----+-----+-------+------+----------+----------+
// VER 版本号，socks5的值为0x05
// CMD 0x01表示CONNECT请求
// RSV 保留字段，值为0x00
// ATYP 目标地址类型，DST.ADDR的数据对应这个字段的类型。
// 0x01表示IPv4地址，DST.ADDR为4个字节
// 0x03表示域名，DST.ADDR是一个可变长度的域名
// DST.ADDR 一个可变长度的值
// DST.PORT 目标端口，固定2个字节
buf := make([]byte, 4)
_, err = io.ReadFull(reader, buf)
if err != nil {
return fmt.Errorf("read header failed:%w", err)
}
ver, cmd, atyp := buf[0], buf[1], buf[3]
if ver != socks5Ver {
return fmt.Errorf("not supported ver:%v", ver)
}
if cmd != cmdBind {
return fmt.Errorf("not supported cmd:%v", cmd)
}
addr := ""
switch atyp {
case atypeIPV4:
_, err = io.ReadFull(reader, buf)
if err != nil {
return fmt.Errorf("read atyp failed:%w", err)
}
addr = fmt.Sprintf("%d.%d.%d.%d", buf[0], buf[1], buf[2], buf[3])
case atypeHOST:
hostSize, err := reader.ReadByte()
if err != nil {
return fmt.Errorf("read hostSize failed:%w", err)
}
host := make([]byte, hostSize)
_, err = io.ReadFull(reader, host)
if err != nil {
return fmt.Errorf("read host failed:%w", err)
}
addr = string(host)
case atypeIPV6:
return errors.New("IPv6: no supported yet")
default:
return errors.New("invalid atyp")
}
_, err = io.ReadFull(reader, buf[:2])
if err != nil {
return fmt.Errorf("read port failed:%w", err)
}
port := binary.BigEndian.Uint16(buf[:2])
dest, err := net.Dial("tcp", fmt.Sprintf("%v:%v", addr, port))
if err != nil {
return fmt.Errorf("dial dst failed:%w", err)
}
defer dest.Close()
log.Println("dial", addr, port)
// +----+-----+-------+------+----------+----------+
// |VER | REP | RSV | ATYP | BND.ADDR | BND.PORT |
// +----+-----+-------+------+----------+----------+
// | 1 | 1 | X'00' | 1 | Variable | 2 |
// +----+-----+-------+------+----------+----------+
// VER socks版本，这里为0x05
// REP Relay field,内容取值如下 X’00’ succeeded
// RSV 保留字段
// ATYPE 地址类型
// BND.ADDR 服务绑定的地址
// BND.PORT 服务绑定的端口DST.PORT
_, err = conn.Write([]byte{0x05, 0x00, 0x00, 0x01, 0, 0, 0, 0, 0, 0})
if err != nil {
return fmt.Errorf("write failed: %w", err)
}
ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
defer cancel()
go func() {
_, _ = io.Copy(dest, reader)
cancel()
}()
go func() {
_, _ = io.Copy(conn, dest)
cancel()
}()
<-ctx.Done()
return nil
}
