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Go语言核心36讲(Go语言基础知识六)--学习笔记

06 | 程序实体的那些事儿 (下)

在上一篇文章,我们一直都在围绕着可重名变量,也就是不同代码块中的重名变量,进行了讨论。还记得吗?

最后我强调,如果可重名变量的类型不同,那么就需要引起我们的特别关注了,它们之间可能会存在“屏蔽”的现象。

必要时,我们需要严格地检查它们的类型,但是怎样检查呢?咱们现在就说。

我今天的问题是:怎样判断一个变量的类型?

我们依然以在上一篇文章中展示过的 demo11.go 为基础。

package main

import "fmt"

var container = []string{"zero", "one", "two"}

func main() {
  container := map[int]string{0: "zero", 1: "one", 2: "two"}
  fmt.Printf("The element is %q.\n", container[1])
}

那么,怎样在打印其中元素之前,正确判断变量container的类型?

典型回答

答案是使用“类型断言”表达式。具体怎么写呢?

value, ok := interface{}(container).([]string)

这里有一条赋值语句。在赋值符号的右边,是一个类型断言表达式。

它包括了用来把container变量的值转换为空接口值的interface{}(container)。

以及一个用于判断前者的类型是否为切片类型 []string 的 .([]string)。

这个表达式的结果可以被赋给两个变量,在这里由value和ok代表。变量ok是布尔(bool)类型的,它将代表类型判断的结果,true或false。

如果是true,那么被判断的值将会被自动转换为[]string类型的值,并赋给变量value,否则value将被赋予nil(即“空”)。

顺便提一下,这里的ok也可以没有。也就是说,类型断言表达式的结果,可以只被赋给一个变量,在这里是value。

但是这样的话,当判断为否时就会引发异常。

这种异常在 Go 语言中被叫做panic,我把它翻译为运行时恐慌。因为它是一种在 Go 程序运行期间才会被抛出的异常,而“恐慌”二字是英文 Panic 的中文直译。

除非显式地“恢复”这种“恐慌”,否则它会使 Go 程序崩溃并停止。所以,在一般情况下,我们还是应该使用带ok变量的写法。

问题解析

正式说明一下,类型断言表达式的语法形式是x.(T)。其中的x代表要被判断类型的值。这个值当下的类型必须是接口类型的,不过具体是哪个接口类型其实是无所谓的。

所以,当这里的container变量类型不是任何的接口类型时,我们就需要先把它转成某个接口类型的值。

如果container是某个接口类型的,那么这个类型断言表达式就可以是container.([]string)。这样看是不是清晰一些了?

在 Go 语言中,interface{}代表空接口,任何类型都是它的实现类型。

这里的具体语法是interface{}(x),例如前面展示的interface{}(container)。

你可能会对这里的{}产生疑惑,为什么在关键字interface的右边还要加上这个东西?

请记住,一对不包裹任何东西的花括号,除了可以代表空的代码块之外,还可以用于表示不包含任何内容的数据结构(或者说数据类型)。

比如你今后肯定会遇到的struct{},它就代表了不包含任何字段和方法的、空的结构体类型。

而空接口interface{}则代表了不包含任何方法定义的、空的接口类型。

当然了,对于一些集合类的数据类型来说,{}还可以用来表示其值不包含任何元素,比如空的切片值[]string{},以及空的字典值map[int]string{}。

image

我们再向答案的最右边看。圆括号中[]string是一个类型字面量。所谓类型字面量,就是用来表示数据类型本身的若干个字符。

比如,string是表示字符串类型的字面量,uint8是表示 8 位无符号整数类型的字面量。

再复杂一些的就是我们刚才提到的[]string,用来表示元素类型为string的切片类型,以及map[int]string,用来表示键类型为int、值类型为string的字典类型。

还有更复杂的结构体类型字面量、接口类型字面量,等等。

针对当前的这个问题,我写了 demo12.go。它是 demo11.go 的修改版。我在其中分别使用了两种方式来实施类型断言,一种用的是我上面讲到的方式,另一种用的是我们还没讨论过的switch语句,先供你参考。

package main

import (
	"fmt"
)

var container = []string{"zero", "one", "two"}

func main() {
	container := map[int]string{0: "zero", 1: "one", 2: "two"}

	// 方式1。
	_, ok1 := interface{}(container).([]string)
	_, ok2 := interface{}(container).(map[int]string)
	if !(ok1 || ok2) {
		fmt.Printf("Error: unsupported container type: %T\n", container)
		return
	}
	fmt.Printf("The element is %q. (container type: %T)\n",
		container[1], container)

	// 方式2。
	elem, err := getElement(container)
	if err != nil {
		fmt.Printf("Error: %s\n", err)
		return
	}
	fmt.Printf("The element is %q. (container type: %T)\n",
		elem, container)
}

func getElement(containerI interface{}) (elem string, err error) {
	switch t := containerI.(type) {
	case []string:
		elem = t[1]
	case map[int]string:
		elem = t[1]
	default:
		err = fmt.Errorf("unsupported container type: %T", containerI)
		return
	}
	return
}

可以看到,当前问题的答案可以只有一行代码。你可能会想,这一行代码解释起来也太复杂了吧?

千万不要为此烦恼,这其中很大一部分都是一些基本语法和概念,你只要记住它们就好了。但这也正是我要告诉你的,一小段代码可以隐藏很多细节。面试官可以由此延伸到几个方向继续提问。这有点儿像泼墨,可以迅速由点及面。

知识扩展

问题 1. 你认为类型转换规则中有哪些值得注意的地方?

类型转换表达式的基本写法我已经在前面展示过了。它的语法形式是T(x)。

其中的x可以是一个变量,也可以是一个代表值的字面量(比如1.23和struct{}{}),还可以是一个表达式。

注意,如果是表达式,那么该表达式的结果只能是一个值,而不能是多个值。在这个上下文中,x可以被叫做源值,它的类型就是源类型,而那个T代表的类型就是目标类型。

如果从源类型到目标类型的转换是不合法的,那么就会引发一个编译错误。那怎样才算合法?具体的规则可参见 Go 语言规范中的转换 https://golang.google.cn/ref/spec#Conversions 部分。

我们在这里要关心的,并不是那些 Go 语言编译器可以检测出的问题。恰恰相反,那些在编程语言层面很难检测的东西才是我们应该关注的。

很多初学者所说的陷阱(或者说坑),大都源于他们需要了解但却不了解的那些知识和技巧。因此,在这些规则中,我想抛出三个我认为很常用并且非常值得注意的知识点,提前帮你标出一些“陷阱”。

首先,对于整数类型值、整数常量之间的类型转换,原则上只要源值在目标类型的可表示范围内就是合法的。

比如,之所以uint8(255)可以把无类型的常量255转换为uint8类型的值,是因为255在[0, 255]的范围内。

但需要特别注意的是,源整数类型的可表示范围较大,而目标类型的可表示范围较小的情况,比如把值的类型从int16转换为int8。请看下面这段代码:

var srcInt = int16(-255)
dstInt := int8(srcInt)

变量srcInt的值是int16类型的-255,而变量dstInt的值是由前者转换而来的,类型是int8。int16类型的可表示范围可比int8类型大了不少。问题是,dstInt的值是多少?

首先你要知道,整数在 Go 语言以及计算机中都是以补码的形式存储的。这主要是为了简化计算机对整数的运算过程。(负数的)补码其实就是原码各位求反再加 1。

比如,int16类型的值-255的补码是1111111100000001。如果我们把该值转换为int8类型的值,那么 Go 语言会把在较高位置(或者说最左边位置)上的 8 位二进制数直接截掉,从而得到00000001。

又由于其最左边一位是0,表示它是个正整数,以及正整数的补码就等于其原码,所以dstInt的值就是1。

一定要记住,当整数值的类型的有效范围由宽变窄时,只需在补码形式下截掉一定数量的高位二进制数即可。

类似的快刀斩乱麻规则还有:当把一个浮点数类型的值转换为整数类型值时,前者的小数部分会被全部截掉。

第二,虽然直接把一个整数值转换为一个string类型的值是可行的,但值得关注的是,被转换的整数值应该可以代表一个有效的 Unicode 代码点,否则转换的结果将会是"�"(仅由高亮的问号组成的字符串值)。

字符'�'的 Unicode 代码点是U+FFFD。它是 Unicode 标准中定义的 Replacement Character,专用于替换那些未知的、不被认可的以及无法展示的字符。

我肯定不会去问“哪个整数值转换后会得到哪个字符串”,这太变态了!但是我会写下:

string(-1)

并询问会得到什么?这可是完全不同的问题啊。由于-1肯定无法代表一个有效的 Unicode 代码点,所以得到的总会是"�"。在实际工作中,我们在排查问题时可能会遇到�,你需要知道这可能是由于什么引起的。

第三个知识点是关于string类型与各种切片类型之间的互转的。

你先要理解的是,一个值在从string类型向[]byte类型转换时代表着以 UTF-8 编码的字符串会被拆分成零散、独立的字节。

除了与 ASCII 编码兼容的那部分字符集,以 UTF-8 编码的某个单一字节是无法代表一个字符的。

string([]byte{'\xe4', '\xbd', '\xa0', '\xe5', '\xa5', '\xbd'}) // 你好

比如,UTF-8 编码的三个字节\xe4、\xbd和\xa0合在一起才能代表字符'你',而\xe5、\xa5和\xbd合在一起才能代表字符'好'。

其次,一个值在从string类型向[]rune类型转换时代表着字符串会被拆分成一个个 Unicode 字符。

string([]rune{'\u4F60', '\u597D'}) // 你好

当你真正理解了 Unicode 标准及其字符集和编码方案之后,上面这些内容就会显得很容易了。什么是 Unicode 标准?我会首先推荐你去它的官方网站 https://home.unicode.org/ 一探究竟。

问题 2. 什么是别名类型?什么是潜在类型?

我们可以用关键字type声明自定义的各种类型。当然了,这些类型必须在 Go 语言基本类型和高级类型的范畴之内。在它们当中,有一种被叫做“别名类型”的类型。我们可以像下面这样声明它:

type MyString = string

这条声明语句表示,MyString是string类型的别名类型。顾名思义,别名类型与其源类型的区别恐怕只是在名称上,它们是完全相同的。

源类型与别名类型是一对概念,是两个对立的称呼。别名类型主要是为了代码重构而存在的。更详细的信息可参见 Go 语言官方的文档Proposal: Type Aliases https://go.googlesource.com/proposal/+/master/design/18130-type-alias.md

Go 语言内建的基本类型中就存在两个别名类型。byte是uint8的别名类型,而rune是int32的别名类型。

一定要注意,如果我这样声明:

type MyString2 string // 注意,这里没有等号。

MyString2和string就是两个不同的类型了。这里的MyString2是一个新的类型,不同于其他任何类型。

这种方式也可以被叫做对类型的再定义。我们刚刚把string类型再定义成了另外一个类型MyString2。

image

对于这里的类型再定义来说,string可以被称为MyString2的潜在类型。潜在类型的含义是,某个类型在本质上是哪个类型。

潜在类型相同的不同类型的值之间是可以进行类型转换的。因此,MyString2类型的值与string类型的值可以使用类型转换表达式进行互转。

但对于集合类的类型[]MyString2与[]string来说这样做却是不合法的,因为[]MyString2与[]string的潜在类型不同,分别是[]MyString2和[]string。另外,即使两个不同类型的潜在类型相同,它们的值之间也不能进行判等或比较,它们的变量之间也不能赋值。

总结

Go 语言中的每个变量都是有类型的,我们可以使用类型断言表达式判断变量是哪个类型的。

正确使用该表达式需要一些小技巧,比如总是应该把结果赋给两个变量。另外还要保证被判断的变量是接口类型的,这可能会用到类型转换表达式。

此外,你还应该搞清楚别名类型声明与类型再定义之间的区别,以及由此带来的它们的值在类型转换、判等、比较和赋值操作方面的不同。

思考题

  • 除了上述提及的那些,你还认为类型转换规则中有哪些值得注意的地方?
  • 你能具体说说别名类型在代码重构过程中可以起到哪些作用吗?

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posted @ 2021-10-17 23:16  郑子铭  阅读(354)  评论(0编辑  收藏  举报