Golang 入门笔记 -03-Go 语言基本数据类型

1. 常量

1.1 常量的定义

常量是一种特殊的变量，被初始化之后就无法再改变。

Go 语言中，常量的类型只能是布尔型，数字型（整型、浮点型和复数）和字符串型。

常量可以使用关键字 const 来定义，定义格式为 const variable [type] = value。

const m string = "abc" // 显示声明
const n = "xyz"        // 隐式声明

常量的值必须在编译时能确定，给常量赋值时可以涉及表达式的计算，但计算值必须能在编译时确定。

const m = 2 / 3      // 正确
const n = getValue() // 错误，编译时自定义函数属于未知，无法用于常量赋值，但可以使用内置函数，如 len()

1.2 枚举

常量也可以用于枚举：

Unknown 表示未知性别，Female 表示女性，Male 表示男性。

const (
	Unknown = 0
	Female  = 1
	Male    = 2
)

itoa 是一个特殊的常量，itoa 在 const 关键字出现时被重置为 0；const 中每多声明一行常量，itos 会自动加 1（ itoa 可理解成常量的行索引）。如：

const (
	a = itoa // a 的值为 0
	b = itoa // b 的值为 1
	c = itoa // c 的值为 2
)

当声明多行常量时，若不指定常量的值和类型，那么该常量的类型和值与上一个常量相同。

const (
	a = 100
	b // b 的值为 100
)

const (
	a = itoa // a 的值为 0
	b        // b 的值为 1
	c        // c 的值为 2
)

我们来看一个例子：

package main

import "fmt"

func main() {
	const (
		a = iota // 0
		b        // 1
		c        // 2
		d = "ha" // iota += 1
		e        // "ha" iota += 1
		f = 100  // iota +=1
		g        // 100  iota += 1
		h = iota // 7
		i        // 8
	)

	fmt.Println(a, b, c, d, e, f, g, h, i)
}

运行结果为：

0 1 2 ha ha 100 100 7 8

2. 变量

2.1 定义变量

我们在上一篇文章 Golang 入门笔记-02-Go 语言基本语法和结构 中已阐述了变量的定义方式和注意点。

2.2 值类型和引用类型

基本数据类型 int，float，bool，string 以及数组和结构体都属于值类型，值类型的变量直接存储值，内存通常在栈中分配。

指针，slice，map 和 chan 等都属于引用类型，引用类型的变量存储的是地址，内存通常在堆中分配，比栈拥有更大的空间，通过 GC 进行回收。

Go 语言中可以通过 & 来获取变量的内存地址，如获取变量 i 的内存地址：&i。

若一个变量被引用，那么当该变量发生变化时，该变量的引用都会指向被修改后的内容。

我们来看一个例子：

package main

import "fmt"

func main() {
	a := 1
	c := &a // c 的类型为 *int，是变量 a 的引用
	d := &a // d 的类型为 *int，是变量 a 的引用
	fmt.Println("c = ", c, ", d = ", d)
	fmt.Println("*c = ", *c, ", *d = ", *d)

	a = 2 // 修改 a 的值，引用类型变量 c 与 d 会指向修改后的 a
	fmt.Println("c = ", c, ", d = ", d)
	fmt.Println("*c = ", *c, ", *d = ", *d)
}

运行结果为：

c =  0xc00000a0a0 , d =  0xc00000a0a0
*c =  1 , *d =  1
c =  0xc00000a0a0 , d =  0xc00000a0a0
*c =  2 , *d =  2

3. 基本类型和运算符

3.1 基本类型

3.1.1 布尔类型

定义 bool 类型的变量：

var b1 bool = true
var b2 = true
b3 := false

bool 类型的值只能是 true 或 false。

可以通过运算符等于 == 或不等于 != 得到 bool 类型的值，如：

var m = 6

m == 5 // false
m == 6 // true
m != 5 // true
m != 6 // false

还可以通过与逻辑运算符非 !，与 && ，或 || 结合得到 bool 类型的值。

Go 语言中，&& 和 || 具有快捷性质，当 && 和 || 左边的表达式已经能够决定整个表达式结果时（当 && 左边值为 false 或 || 左边值为 true 时），右边的表达式不会被执行。因此，我们应尽量将复杂的表达式放在右边，以减少运算量。

var T = true
var F = false

!T     // false
!F     // true
T && T // true
T && F // false
F && T // false
F && F // false
T || T // true
T || F // true
F || T // true
F || F // false

3.1.2 字符串

Go 语言中字符串的字节使用 UTF-8 编码表示 Unicode 文本，所以 Go 语言字符串是变宽字符序列，这和其他语言（Java，Python）完全不同，后者为定宽字符序列。Go 语言这样做，就不需要对 UTF-8 字符集文本进行编码和解码，节省了内存和空间。

Go 语言支持以下两种形式定义字符串：解释字符串

• 解释字符串用双引号包裹起来，如：

  package main
  
  import "fmt"
  
  func main() {
  	var s = "abc\nefg"
  
  	fmt.Println("s: ", s)
  }
  

  运行结果为：

  s:  abc
  efg
  

  同时，以下这些字符串将被转义：

  • \n：换行符
  • \r：回车符
  • \t：tab 键
  • \u 或 \U：Unicode 字符
  • \\：反斜杠

• 非解释字符串

  非解释字符串用反引号包裹起来，与解释字符串不同，非解释字符串会按照用户的输入形式保存起来，且 \n，\r 等字符串不会被转义， 如：

  package main
  
  import "fmt"
  
  func main() {
  	var s = `
  		Hello World!\n
      		I am a gopher!
  	`
  	fmt.Println("s: ", s)
  }
  

  运行结果为：

  s:  
  		Hello World!\n
      		I am a gopher!
  

Go 语言中的字符串和 C/C++ 不一样，不以 \0 表示结尾，而是以长度限定。

长度为 0 的字符串是空字符串 ""。

可以通过 len() 来获取字符串的长度，如：

s := "abc"
length := len(s) // 3

可以通过数组下标获取字符串中的字符，如：

s := "abc"
s1 := s[0]        // 'a'
s2 := s[len(s)-1] // 'c'

可以通过 + 进行字符串拼接 ：

s1 := "Hello "
s2 := "World"
s3 := s1 + s2

s4 := "He" + "llo "
s4 += "World" // 等同于 s4 = s4 + "World"

s5 := "Hello " + // 多行拼接 +　必须放在上一行
	"World"

用 + 来拼接字符串效率并不是太高，后续我们会讲到使用字节缓冲 bytes.Buffer 来进行字符串拼接。

3.1.3 整型

Go 语言中比较常见的整型有 int，uint，uintptr，这三个类型的长度和计算机架构有关。

• int 和 uint 在 32 位操作系统上，长度为 32 位（4 个字节）；64 位操作系统上，长度为 64 位（8 个字节）。
• uintptr 的长度可存放一个指针。

还有与计算机架构无关的整型，从命名上就可以看出：

• 整型
  • int8（-128 ~ 127）
  • int16（-32768 ~ 32767）
  • int32（-2,147,483,648 ~ 2,147,483,647）
  • int64（-9,223,372,036,854,775,808 ~ 9,223,372,036,854,775,807）
• 无符号整型
  • uint8（0 ~ 255）
  • uint16（0 ~ 65,535）
  • uint32（0 ~ 4,294,967,295）
  • uint64（0 ~ 18,446,744,073,709,551,615）

可以通过前缀 0 来表示八进制数：0666；通过前缀 0x 表示十六进制数：0xEF；通过 e 来表示 10 的幂次方：1e2：100，3.14e20：3.14 x (10^20)。

注意 ：

• int 和 int64 不是同类型，以下代码是错误的：

  var a int = 1
  var b int64 = 2
  a = b // a 与 b 属于不同类型变量，无法赋值
  

• 声明整型变量时，若不指定类型，默认为 int ：

  var a = 1 // int
  b := 1    // int
  

• 短变量声明中可以通过指定类型来定义变量：

  b := uint64(2) // uint64
  

3.1.4 浮点型

Go 语言中没有 float 类型，仅存在两种浮点类型（遵循 IEEE-754 标准）：

• float32（+- 1e-45 ~ +- 3.4 * 1e38）
• float64（+- 5 * 1e-324 ~ 107 * 1e308）

浮点型默认值为 0.0。

float32 精确到小数点后 7 位，float64 精确到小数点后 15 位。

对于精确度要求较高的运算，应使用 float64 类型。

3.1.5 复数

Go 语言中，复数有两种类型：

• complex64（32 位实数和虚数）
• complex128（64 位实数和虚数）

我们可以通过 a + bi 的方式来定义复数，a 表示实部，b 表示虚部，如：

var c complex64 = 1 + 2i

可以通过 real(c) 和 imag(c) 函数来获取复数变量 c 的实部和虚部。

复数和其他数据类型一样，支持 == 和 != 的比较，比较时需注意复数精确度。若对性能没有太高要求，建议使用精确度更高的 complex128 。

3.2 运算符

3.2.1 位运算

注意：位运算是对给定数所对应的二进制数进行运算。

• 二元运算符

  • 按位与 &

    当两位都为 1 时，值才为 1，否则值为 0：

    1 & 1 // 1
    1 & 0 // 0
    0 & 1 // 0
    0 & 0 // 0
    

  • 按位或 |

    两位中有一个为 1，值即为 1,否则，值为 0：

    1 | 1 // 1
    1 | 0 // 1
    0 | 1 // 1
    0 | 0 // 0
    

  • 按位异或 ^

    若两位的值相同，值为 0，若不相同，值为 1：

    1 ^ 1 // 0
    1 ^ 0 // 1
    0 ^ 1 // 1
    0 ^ 0 // 0
    

  • 按位置零 &^

    p &^ q：当 q 为 0 时，则结果为 p；否则，结果为 0：

    1 &^ 0 // 1
    1 &^ 1 // 0
    

• 一元运算符

  • 位左移 <<

    用法：a << n，将 a 左移 n 位，右侧部分用 0 填充。相当于 a 乘以 2 的 n 次方。

    1 << 10 // 2^10 -> 1KB
    1 << 20 // 2^20 -> 1MB
    1 << 30 // 2^30 -> 1GB
    

  • 位右移 >>

    用法：a >> n，将 a 右移 n 位，左侧部分用 0 填充。相当于 a 除以 2 的 n 次方。

    8 >> 1    // 8/(2^1) -> 4
    1024 >> 6 // 1024/(2^6) -> 16
    

3.2.2 逻辑运算符

• 逻辑非 !

  ! 运算符表示取反，当 T 为 true 时，!T 值为 false，反之则为 true。

• 逻辑与 &&

  && 运算符表示逻辑与，当 && 两边表达式都为 true 时，值才为 true，否则为 false。

• 逻辑或 ||

  || 运算符表示逻辑或，当 || 有一边表达式为 true 时，值就为 true，仅当两边表达式都为 false，值才为 false。

3.2.3 算术运算符

• + 加法

  a := 1
  b := 2
  c := a + b // 3
  

• - 减法

  a := 2
  b := 1
  c := a - b // 1
  

• * 乘法

  a := 1
  b := 2
  c := a * b // 2
  

• / 除法

  a := 2
  b := 1
  c := a / b // 2
  

• % 求余

  a := 6
  b := 5
  c := a % b // 1
  

• ++ 自增

  变量自增 1。

  a := 1
  a++ // 2，相当于 a = a + 1
  

• -- 自减

  变量自减 1。

  a := 2
  a-- // 1，相当于 a = a - 1
  

注意：

• Go 语言中，++ 和 -- 仅仅是语句，不能作为表达式，以下写法是错误的：

  a := 1
  b := a++ // 错误，++ 不能作为表达式
  

• 运算符的优先级

  优先级   运算符
   7      ^ !
   6      * / % << >> & &^
   5      + - | ^
   4      == != < <= >= >
   3      <-
   2      &&
   1      ||
  

4. 指针

Go 语言为我们提供了指针功能，但不能进行指针运算。Go 语言允许我们控制特定数据结构，分配数量和内存访问，有利于构建强大的网络应用。

指针在 Go 语言中被拆分为两个概念：

• 类型指针：允许对这个指针类型的数据进行修改，传递参数可以使用指针，无需拷贝数据。
• 切片：由指向起始元素的原始指针、元素容量和容量构成。

4.1 指针地址和指针类型

一个指针变量可以指向任意一个值的地址，它所指向的值的内存地址在 32 位和 64 位计算机上分别占用 4 个字节和 8 个字节。（占用字节大小与值大小无关）

当一个指针被定义后，若没有被分配变量，则它的默认值为 nil（相当于于 C 语言中的 null）。

每一个变量都有一个地址，Go 语言中可以通过取址符号 & 来获取一个变量的内存地址：

a := 1
p := &a // &a 表示取 a 的地址

我们通过一个例子来了解地址：

package main

import "fmt"

func main() {
	a := 1     // 定义 int 型变量 a
	s := "abc" // 定义 string 型变量 s

	fmt.Printf("%p %p", &a, &s) // 打印 a 和 s 的内存地址
}

运行结果为：

0xc00000a0a0 0xc00003c1f0

任意变量都有地址，指针变量保存的就是地址。

4.2 获取指针指向的值

可以对指针使用 * 操作符来获取指针指向的值，例如我们定义了指针变量 p，可以通过 *p 来获取指针 p 指向的值：

package main

import "fmt"

func main() {
	a := 1  // 定义 int 型变量 a
	p := &a // 定义指针变量 p，p 保存 a 的地址

	fmt.Printf("p -> type %T\n", p)    // p 的类型
	fmt.Printf("p -> value %p\n", p)   // p 的值
	fmt.Printf("*p -> type %T\n", *p)  // *p 的类型
	fmt.Printf("*p ->　value %v\n", *p) // *p 的值
}

运行结果为：

p -> type *int
p -> value 0xc00000a0a0
*p -＞type int
*p -> value 1

4.3 通过指针修改值

指针也可以修改值：

package main

import "fmt"

func swap(a, b *int) {
	t := *a // t 保存 a 指向的变量的值

	*a = *b // 将 b 指向的变量的值赋值给 a 指向的变量

	*b = t // 将 t 赋值给 b 指向的变量
}

func main() {
	m, n := 1, 2

	swap(&m, &n)

	fmt.Println(m, n)
}

运行结果为：

2 1

* 指针操作符作为右值时，如 t := *a ，表示取指针指向的变量的值；作为左值时，如 *b = t，表示指针指向的变量。

我们还可以通过 new 函数来创建指针变量，如：

s := new(string)
*s = "Hello World"

new() 函数可以创建一个对应类型的指针，创建时会分配内存，创建完成后指针指向默认值。

注意：

• 取址符号 & 和指针操作符 * 是一对互逆操作，通过取址符号 & 来获取变量的地址，通过指针操作符 * 来获取指针指向的变量的值。