Go语言基础之面向对象

July 06 2018

这一章来讲讲，Go语言如何通过函数来实现面向对象的概念。首先需要介绍一下函数的另一种形态，带有接受者的函数，称之为method。

method

method是附属在一个给定的类型上的，它的语法和函数的声明语法几乎一样，只是在func后面增加了一个receiver(也就是method所依从的主体)。

method的语法如下：

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func (r ReceiverType) funcName(parameters) (results)

举个例子来说

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package main

import (
	"fmt"
	"math"
)

type Rectangle struct {
	width, height float64
}

type Circle struct {
	radius float64
}

// method
func (r Rectangle) area() float64 {
	return r.width*r.height
}

// method
func (c Circle) area() float64 {
	return c.radius * c.radius * math.Pi
}


func main() {
	r1 := Rectangle{12, 2}
	r2 := Rectangle{9, 4}
	c1 := Circle{10}
	c2 := Circle{25}

	fmt.Println("Area of r1 is: ", r1.area())
	fmt.Println("Area of r2 is: ", r2.area())
	fmt.Println("Area of c1 is: ", c1.area())
	fmt.Println("Area of c2 is: ", c2.area())
}

在使用method的时候重要注意几点

  • 虽然method的名字一模一样，但是如果接收者不一样，那么method就不一样
  • method里面可以访问接收者的字段
  • 调用method通过.访问，就像struct里面访问字段一样

需要注意的是，method中的Receiver默认属于值传递类型，而非引用传递，当然你也可以指定Receiver为指针类型。默认情况下Receiver仅仅是以副本作为操作对象，并不对原实例对象发生操作。

有一个问题，method是不是只能作用在struct上？其实并不是。method可以定义在任何自定义类型、内置类型以及struct等类型上。所谓的自定义类型其实不仅仅只有struct，它可以通过如下形式来声明

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type typeName typeLiteral

举个例子

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// 自定义类型
type ages int
// 自定义类型
type money float32
// 自定义类型
type months map[string]int

m := months {
	"January":31,
	"February":28,
	...
	"December":31,
}

上面的代码看上去有点像别名，但其实也属于自定义类型。

你可以在任意的自定义类型中定义任意多的method，比如下面的例子

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package main

import "fmt"

const(
	WHITE = iota
	BLACK
	BLUE
	RED
	YELLOW
)

// Color作为byte的别名
type Color byte

// 定义了一个struct:Box，含有三个长宽高字段和一个颜色属性
type Box struct {
	width, height, depth float64
	color Color
}

// 定义了一个slice:BoxList，含有Box
type BoxList []Box //a slice of boxes

// Volume()定义了接收者为Box，返回Box的容量
func (b Box) Volume() float64 {
	return b.width * b.height * b.depth
}

// SetColor(c Color)，把Box的颜色改为c
func (b *Box) SetColor(c Color) {
	b.color = c
}

// BiggestColor()定在在BoxList上面，返回list里面容量最大的颜色
func (bl BoxList) BiggestColor() Color {
	v := 0.00
	k := Color(WHITE)
	for _, b := range bl {
		if bv := b.Volume(); bv > v {
			v = bv
			k = b.color
		}
	}
	return k
}

// PaintItBlack()把BoxList里面所有Box的颜色全部变成黑色
func (bl BoxList) PaintItBlack() {
	for i := range bl {
		bl[i].SetColor(BLACK)
	}
}

// String()定义在Color上面，返回Color的具体颜色(字符串格式)
func (c Color) String() string {
	strings := []string {"WHITE", "BLACK", "BLUE", "RED", "YELLOW"}
	return strings[c]
}

func main() {
	boxes := BoxList {
		Box{4, 4, 4, RED},
		Box{10, 10, 1, YELLOW},
		Box{1, 1, 20, BLACK},
		Box{10, 10, 1, BLUE},
		Box{10, 30, 1, WHITE},
		Box{20, 20, 20, YELLOW},
	}

	fmt.Printf("We have %d boxes in our set\n", len(boxes))
	fmt.Println("The volume of the first one is", boxes[0].Volume(), "cm³")
	fmt.Println("The color of the last one is",boxes[len(boxes)-1].color.String())
	fmt.Println("The biggest one is", boxes.BiggestColor().String())

	fmt.Println("Let's paint them all black")
	boxes.PaintItBlack()
	fmt.Println("The color of the second one is", boxes[1].color.String())

	fmt.Println("Obviously, now, the biggest one is", boxes.BiggestColor().String())
}

指针类型的Receiver

上面不是说过，method中默认情况下Receiver是值类型传递，但其实我们可以把它改成指针类型。比方说上面的例子，SetColor这个method，它的receiver是一个指向Box的指针，是的，你可以使用*Box。想想为啥要使用指针而不是Box本身呢？

我们定义SetColor的真正目的是想改变这个Box的颜色，如果不传Box的指针，那么SetColor接受的其实是Box的一个copy，也就是说method内对于颜色值的修改，其实只作用于Box的copy，而不是真正的Box。所以我们需要传入指针。

这里你也许会问了那SetColor函数里面应该这样定义*b.Color=c,而不是b.Color=c,因为我们需要读取到指针相应的值。

你是对的，其实Go里面这两种方式都是正确的，当你用指针去访问相应的字段时(虽然指针没有任何的字段)，Go知道你要通过指针去获取这个值。

也许细心的读者会问这样的问题，PaintItBlack里面调用SetColor的时候是不是应该写成(&bl[i]).SetColor(BLACK)，因为SetColor的receiver是*Box，而不是Box。

你又说对了，这两种方式都可以，因为Go知道receiver是指针，他自动帮你转了。

也就是说：

如果一个method的receiver是*T,你可以在一个T类型的实例变量V上面调用这个method，而不需要&V去调用这个method

类似的

如果一个method的receiver是T，你可以在一个T类型的变量P上面调用这个method，而不需要 P去调用这个method

所以，你不用担心你是调用的指针的method还是不是指针的method，Go知道你要做的一切，这对于有多年C/C++编程经验的同学来说，真是解决了一个很大的痛苦。

method继承

上一章介绍struct中我们学习了字段的继承，通过匿名字段来实现，其实method也是可以继承的。同样的道理，如果匿名字段实现了一个method，那么包含这个匿名字段的struct也能调用该method。举个例子

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package main

import "fmt"

type Human struct {
	name string
	age int
	phone string
}

type Student struct {
	Human //匿名字段
	school string
}

type Employee struct {
	Human //匿名字段
	company string
}

//在human上面定义了一个method
func (h *Human) SayHi() {
	fmt.Printf("Hi, I am %s you can call me on %s\n", h.name, h.phone)
}

func main() {
	mark := Student{Human{"Mark", 25, "222-222-YYYY"}, "MIT"}
	sam := Employee{Human{"Sam", 45, "111-888-XXXX"}, "Golang Inc"}

	mark.SayHi()
	sam.SayHi()
}

method重写

上面的例子中，如果Employee想要实现自己的SayHi,怎么办？简单，和匿名字段冲突一样的道理，我们可以在Employee上面定义一个method，重写了匿名字段的方法。请看下面的例子

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package main

import "fmt"

type Human struct {
	name string
	age int
	phone string
}

type Student struct {
	Human //匿名字段
	school string
}

type Employee struct {
	Human //匿名字段
	company string
}

//Human定义method
func (h *Human) SayHi() {
	fmt.Printf("Hi, I am %s you can call me on %s\n", h.name, h.phone)
}

//Employee的method重写Human的method
func (e *Employee) SayHi() {
	fmt.Printf("Hi, I am %s, I work at %s. Call me on %s\n", e.name,
		e.company, e.phone) //Yes you can split into 2 lines here.
}

func main() {
	mark := Student{Human{"Mark", 25, "222-222-YYYY"}, "MIT"}
	sam := Employee{Human{"Sam", 45, "111-888-XXXX"}, "Golang Inc"}

	mark.SayHi()
	sam.SayHi()
}

总结

通过以上这些内容，我们其实就可以设计出基本的面向对象的程序了，但是Go里面的面向对象是如此的简单，没有任何的私有、公有关键字，通过大小写来实现(大写开头的为公有，小写开头的为私有)，方法也同样适用这个原则。

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