Go面向对象

Posted on   |   In   |     |  

面向对象

函数和方法在大多数语言中的语法声明和定义是完全一样的，只是概念上的不同而已。在大多数语言中方法是与某些特定类型相关联的函数。而函数更像是独立存在的，C语言是面向过程的语言，很多时候我们都会说调用什么什么函数完成什么任务。而在面向对象的编程语言中，我们说的更多可能就是调用相关对象的特定方法来完成一些任务。这里大家也许能感觉到面向对象编程的一些思想。

在OBJC中，我们给对象发送的消息会被编译器转换成C函数，而该函数的一个参数就是方法的接收者。前面我们讲解了Go的函数，其实Go的函数还有另外一种形态，带有接收者的函数，我们称为方法。发现了没有，这里和OBJC的消息看起来就很像(如果你了解OBJC的运行时系统就深有体会)，只不过OBJC是靠运行时系统来实现面向对象的。

下面我们就通过实际的代码示例来讲解一下。

方法

前面一张我们讲解了struct类型，我们定义一个struct来表示长方形，你现在想要计算他的面积，按照面向过程的编程方式实现思路如下：

package main
import "fmt"

type Rectangle struct {
    width, height float64
}

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

func main() {
    r1 := Rectangle{8, 8}
    r2 := Rectangle{88, 88}
    fmt.Println("Area of r1 is: ", area(r1))
    fmt.Println("Area of r2 is: ", area(r2))
}

如上所示，上面的area()就是函数，而不是作为Rectangle的方法实现的。我们可以把Rectangle当做一个对象，面积完全可以当做该对象的一个属性，计算的任务应当由对象来提供。按照上面的实现思路，当我们增加了圆形以及其他多边形时，要想计算面积就需要再增加方法了。显然，这样的设计并不优雅。

如果使用其他的面向对象的语言来实现这个需求，相信大家都能写出优雅完美的代码。但是Go如何来实现呢？

前面说了Go的函数还有另外一种形态，带有接收者的函数，我们称为方法。他的语法和函数声明语法几乎是一样的，只是在func后面增加了一个receiver(额就是方法所依从的主体)。

所以area()方法应该是依赖于某个形状的，比如上面，area()应该是属于Rectangle的方法，而不是一个外围函数。更具体地说，Rectangle存在字段width, height，同时存在area()方法，这些方法和属性都属于Rectangle。

用Rob Pike的话来说就是：

“A method is a function with an implicit first argument, called a receiver.”

看到这里就想起了OBJC的方法有两个隐藏参数，是在编译时插入到方法实现中的，这两个参数就是接收者和方法选择器。

方法的语法如下：

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

让我们改写最开始的例子：

package main
import (
    "fmt"
    "math"
)

type Rectangle struct {
    width, height float64
}

type Circle struct {
    radius float64
}

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

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


func main() {
    r1 := Rectangle{8, 8}
    r2 := Rectangle{88, 88}
    c1 := Circle{8}
    c2 := Circle{88}

    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

方法除了可以作用在struct上，你还可以定义在任何你自定义的类型、内置类型、struct等各种类型上面。你可以通过如下形式声明自定义类型：

type typeName typeLiteral

代码示例：

type ages int

type money float32

type months map[string]int

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

实际上只是一个定义了一个别名，有点类似于c中的typedef，例如上面ages替代了int。

方法的复杂示例：

package main
import "fmt"

const(
    WHITE = iota
    BLACK
    BLUE
    RED
    YELLOW
)

type Color byte

type Box struct {
    width, height, depth float64
    color Color
}

type BoxList []Box

func (b Box) Volume() float64 {
    return b.width * b.height * b.depth
}

func (b *Box) SetColor(c Color) {
    b.color = c
}

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
}

func (bl BoxList) PaintItBlack() {
    for i, _ := range bl {
        bl[i].SetColor(BLACK)
    }
}

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())
}

上面的代码通过const定义了一些常量，然后定义了一些自定义类型

  • Color作为byte的别名
  • 定义了一个struct:Box，含有三个长宽高字段和一个颜色属性
  • 定义了一个slice:BoxList，含有Box

然后以上面的自定义类型为接收者定义了一些method

  • Volume()定义了接收者为Box，返回Box的容量
  • SetColor(c Color)，把Box的颜色改为c
  • BiggestColor()定在在BoxList上面，返回list里面容量最大的颜色
  • PaintItBlack()把BoxList里面所有Box的颜色全部变成黑色
  • String()定义在Color上面，返回Color的具体颜色(字符串格式)

上面的代码通过文字描述出来之后是不是很简单？我们一般解决问题都是通过问题的描述，去写相应的代码实现。

指针作为receiver

现在让我们回过头来看看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。

这里可以把receiver当作method的第一个参数来看，然后结合前面函数讲解的传值和传引用就不难理解

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，看到了吧，Go的设计是不是越来越吸引你了。

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。

你又说对的，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。

方法的继承

前面一章我们学习了字段的继承，那么你也会发现Go的一个神奇之处，method也是可以继承的。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。让我们来看下面这个例子：

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()
}

方法的重写

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：

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()
}

上面的代码设计的是如此的美妙，让人不自觉的为Go的设计惊叹！

通过这些内容，我们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。

坚持原创技术分享，您的支持将鼓励我继续创作！