Go语言核心之美 3.1

上一章我们深入学习了基本数据类型，它们是构建复杂数据类型的基础，是组成Go语言世界的原子。本章，我们将学习复合数据类型：通过不同的方式将基本类型组合起来。主要有四种复合类型－－数组，切片(slice)，map,结构体(struct)，在本章末尾，我们将展示如何通过struct来进行JSON编解码，同时配合template模板来生成HTML页面。

数组和结构体都是聚合类型：数组是由元素组成，结构体由字段组成，无论是元素还是字段，在内存中都是连续排列的(这个极大的增加了内存的连续访问性，也是Go的一个重要优点，内存排列很紧密)。数组是同构类型－－每个元素的类型都是相同的；结构体是异构类型－－每个字段的类型都可以不同。数组和结构体的内存大小在初始化后都是固定的，相比之下，切片和map则是动态数据结构，它们的内存会按需增长。

数组是同一类型元素组成的序列,长度是固定的，一个数组可以由零个或多个元素组成。因为数组长度是固定的，所以Go语言中很少直接使用数组，更多使用的是slice(切片)。slice是长度可变的元素序列，使用起来非常灵活，但是要理解切片，首先要理解数组(slice是底层数组的引用)。

数组元素可以通过下标来访问，下标的取值范围是0到数组长度减1，内置len函数可以获取数组的长度(元素个数)：

var a [3]int             // 整形数组，包含3个元素
fmt.Println(a[0])        // 打印第一个元素
fmt.Println(a[len(a)-1]) // 打印最后一个元素, a[2]// 打印索引和元素
for i, v := range a {fmt.Printf("%d %d\n", i, v)
}// 只打印元素
for _, v := range a {fmt.Printf("%d\n", v)
}

如果没有显式初始化数组，那么默认情况下，数组中的元素会初始化为相应元素类型的零值，对于int类型来说就是0。也可以使用这种数组字面值语法来初始化：

var q [3]int = [3]int{1, 2, 3}
var r [3]int = [3]int{1, 2}
fmt.Println(r[2]) // "0"

如果用...来指定数组的长度，那么数组的长度就是初始化元素的个数。因此，上面q数组的初始化可以简化为：

q := [...]int{1, 2, 3}
fmt.Printf("%T\n", q) // "[3]int"

数组长度也是数组类型的一部分，所以[3]int和[4]int是不同的数组类型。数组长度是在编译期确定的，因此必须是常量：

q := [3]int{1, 2, 3}
q = [4]int{1, 2, 3, 4} // compile error: cannot assign [4]int to [3]int

学到后面大家就会发现，数组、切片、map及结构体的初始化写法是很像的。上面的初始化是直接通过值序列来完成的，也可以通过索引：值这种键值对列表来实现：

type Currency intconst (USD Currency = iota // 美元EUR                 // 欧元GBP                 // 英镑RMB                 // 人民币
)symbol := [...]string{USD: "$", EUR: "€", GBP: "￡", RMB: "￥"}fmt.Println(RMB, symbol[RMB]) // "3 ￥"

上面的初始化中，索引的顺序是不重要的，甚至可以省略一些索引，还记得前面的内容吗：未指定初始值的元素将用零值进行默认初始化，例如：

r := [...]int{99: -1}

上条语句定义一个包含了100个元素的数组r,其中最后一个元素被初始化为－1，其它元素都是0。

如果数组元素的类型是可比较的，那么数组类型也是可比较的，可以使用==或者!=来比较两个数组。只有当两个数组的所有元素都相等时，数组才相等：

a := [2]int{1, 2}
b := [...]int{1, 2}
c := [2]int{1, 3}
fmt.Println(a == b, a == c, b == c) // "true false false"
d := [3]int{1, 2}
fmt.Println(a == d) // compile error: cannot compare [2]int == [3]int，类型不同，不能比较

再看一个真实的例子，对于一条任意长度的消息(byte slice类型)，crypto/sha256包中的Sum256函数会对其进行摘要或者hash。摘要是256bit长度，因此它的类型是[32]byte数组(32字节 * 8 = 256bit)。如果两条消息摘要相同，那么消息就可以认为是相同的(实际上，两条不同的消息也可以有相同的摘要，但是很少见,摘要攻击就是利用了不同的密码可能生成同一个摘要，直接进行摘要破解，而不是进行密码破解，这样可以减少很多种组合情况)；如果消息摘要不同，那消息也必然不同。下面的例子中，用SHA256算法分别生成"x"和"X"的摘要：

import "crypto/sha256"func main() {c1 := sha256.Sum256([]byte("x"))c2 := sha256.Sum256([]byte("X"))fmt.Printf("%x\n%x\n%t\n%T\n", c1, c2, c1 == c2, c1)// Output:// 2d711642b726b04401627ca9fbac32f5c8530fb1903cc4db02258717921a4881// 4b68ab3847feda7d6c62c1fbcbeebfa35eab7351ed5e78f4ddadea5df64b8015// false// [32]uint8
}

上面的例子中，"x"和"X"只有一个bit位的差异，但是生成的摘要几乎有一半的bit位是不同的。这里Printf中的%x参数，指定了以16进制格式打印数组或slice中全部元素，%t参数用语打印布尔值，%T参数用来显示变量的数据类型。

进行函数调用时，传递给函数参数的值实际上是变量的拷贝，所以函数参数接收的是一个副本，并不是原始的变量，这种就是值传递，Go语言的函数调用默认就是值传递。这种机制在传递较大的数组值时，效率是很低的(数组中的所有元素都会重新拷贝一次)，并且对数组的修改实际上是修改拷贝值，而不是原始数组。Go语言的这种机制和其它很多语言是不同的，其它编程语言在函数调用时，可能会隐式地将数组作为引用或者指针进行参数传递(C语言)。

当然，我们可以显示传递一个数组指针，这样函数对数组的修改就会直接修改原始数组。下面的函数将[32]byte类型的数组进行清零：

func zero(ptr *[32]byte) {for i := range ptr {ptr[i] = 0}
}

上面的函数可以修改的更简洁，因为[32]byte{}可以生成一个所有元素都是0的数组：

func zero(ptr *[32]byte) {*ptr = [32]byte{}
}

尽管通过指针来传递、修改数组是很高效的，但是数组依然不具有可伸缩性，因为数组的长度是固定的。上面的zero函数就无法处理*[16]byte类型的数组指针，而且也没有任何添加、删除数组元素的办法。因此，除了类似SHA256这种需要固定大小数组的场景，其它时候，我们一般都用slice。

练习 4.1：编写一个函数，计算两个SHA256哈希码中不同bit的数目。

练习 4.2：编写一个程序，默认使用SHA256对标准输入进行摘要，同时也可以通过命令行参数指定使用SHA384或SHA512算法。

文章所有权：Golang隐修会联系人：孙飞，CTO@188.com！

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