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Go：方法

news 来源：原创 2025/9/10 22:21:19

方法声明

type point struct { X, Y float64 }// 普通函数
func Distance(p, q Point) float64 {return math.Hypot(q.x - p.x, q.y -  p.Y)
}// Point类型的方法
func (p Point) Distance(q Point) float64 {return math.Hypot(q.x - p.x, q.y -  p.Y)
}

方法声明与普通函数声明类似，只是在函数名前多一个参数（接收者），将方法绑定到对应类型上 。以几何包为例，定义Point结构体，分别展示计算两点距离的普通函数Distance和Point类型的方法Distance ，方法的接收者p类似面向对象语言中向对象发送消息，Go 语言中接收者名字可自行选择，常用类型名首字母。

p := Point{1, 2}
q := Point{4, 6}
fmt.Println(Distance(q))   // 函数调用
fmt.Println(p.Distance(q)) // 方法调用

调用方式：调用方法时，接收者在方法名前面，如p.Distance(q) ，与声明保持一致，p.Distance这种表达式称作选择子。

type Path []Pointfunc(path Path) Distance() float64 {sum := 0.0for i := range path {if i > 0 {sum += path[i-1].Distance(path[i])}}return sum
}

命名冲突：不同类型可使用相同方法名，如Point和Path类型都有Distance方法，编译器根据方法名和接收者类型决定调用哪个。在同一类型命名空间内，方法名不能与字段名冲突。

类型与方法绑定

Go 语言可将方法绑定到多种类型上，不仅限于结构体类型，像Path这种命名的 slice 类型也能定义方法。同一个包下，只要类型不是指针类型和接口类型，都可声明方法。不同类型的同名方法彼此无关，如Path.Distance内部可能使用Point.Distance计算相邻点距离。

指针接收者的方法

func (p *point) ScaleBy(factor float64) {p.x *= factorp.Y *= factor
}

当函数需更新变量，或实参过大想避免复制整个实参时，需用指针传递变量地址。如(*Point).ScaleBy方法，用于按指定因子缩放Point结构体的坐标，其接收者为*Point指针类型。

type P *int
func (P) f() { /*...*/ } // 编译错误：非法的接收者类型

声明规则：方法名是(*Point).ScaleBy ，括号必需，否则表达式会被错误解析。习惯上若类型的一个方法使用指针接收者，其他方法也尽量用指针接收者。命名类型（如Point ）与其指针（*Point ）是不同类型，不允许本身是指针的类型进行方法声明。

r := &Point{1, 2}
r.ScaleBy(2)
fmt.Println(*r) // "{2, 4}"
// or
p := Point{1, 2}
pptr := &p
pptr.ScaleBy(2)
fmt.Println(p)
// or
p := Point{1, 2}
(&p).ScaleBy(2)
fmt.Println(p)

调用规则：可通过*Point类型变量调用(*Point).ScaleBy方法，如r := &Point{1, 2}; r.ScaleBy(2) 。若变量是Point类型，但方法要求*Point接收者，编译器会对变量进行&p的隐式转换，只有变量（包括结构体字段、数组或 slice 元素）允许这种转换，不能对不能取地址的Point临时变量调用*Point方法。

合法的方法调用表达式需符合以下三种形式：

实参接收者和形参接收者是同一类型，如Point{1, 2}.Distance(q) （都是Point类型），pptr.ScaleBy(2) （都是*Point类型）。
实参接收者是T类型变量，形参接收者是*T类型，编译器会隐式获取变量地址，如p.ScaleBy(2) （p为Point类型）。
实参接收者是*T类型，形参接收者是T类型，编译器会隐式解引用接收者获取实际取值，如pptr.Distance(q) 。

复制问题

若类型T方法接收者是T本身，调用方法时实参会被复制；若接收者是指针类型，应避免复制T实例，防止破坏内部数据，如bytes.Buffer实例复制会有问题。

nil是一个合法的接收者

nil在自定义类型方法中的使用
type IntList struct {Value intTail *IntList
}func (list *IntList) Sum() int {if list == nil {return 0}return list.Value + List.Tail.Sum()
}
以整型数链表IntList为例，*IntList类型中nil代表空链表。Sum方法用于返回链表元素总和，当接收者list为nil时，直接返回 0 ，否则返回当前节点值与后续链表总和。定义允许nil作为接收者的类型时，应在文档注释中明确标明。

nil在标准库类型方法中的使用
// Values 映射字符串到字符串列表
type Values map[string][]string// Get 返回第一个具有给定 key 的值
// 如不存在,则返回空字符串
func (v Values) Get(key string) string {if vs := v[key]; 1en(vs) > 0{ return vs[0]
} return ""// Add 添加一个键值到对应 key 列表中
func (v Values) Add(key, value string){v[key] = append(v[key], value)
}
以net/url包中的Values类型为例，它本质是映射字符串到字符串列表的map类型，提供Get和Add等方法。Get方法返回指定键的第一个值，若键不存在或接收者为nil ，返回空字符串；Add方法向对应键列表添加值。当Values类型接收者为nil时，Get方法可正常工作，但Add方法会宕机，因为尝试更新一个空map 。方法对接收者引用本身的改变（如设置为nil或指向不同map ）不会影响调用者。

通过结构体内嵌组成类型

以ColoredPoint类型为例，它嵌套了Point结构体，并包含Color字段。通过嵌套，ColoredPoint可直接使用Point的字段，如cp.X等同于cp.Point.X ，也能调用Point类型的方法，如p.Distance(q.Point) ，实现代码相当于自动生成了包装方法来调用Point声明的方法。但要注意ColoredPoint不是Point ，不能直接传递ColoredPoint实例给要求Point参数的方法。

嵌套类型的方法调用

当ColoredPoint嵌套*Point指针类型时，字段和方法间接地来自所指向的对象，如p和q可共享一个Point 。结构体类型可拥有多个嵌套字段，编译器处理选择子（如p.ScaleBy ）时，优先查找直接声明的方法，再依次从嵌套字段的方法中查找。

结构体嵌套在缓存实现中的应用

通过展示简单缓存实现的例子，说明结构体嵌套的实用性。最初使用包级别的互斥锁mu和mapping变量保护map数据，后来将相关变量封装到cache结构体中，该结构体嵌套了sync.Mutex ，这样cache变量可直接使用Mutex的Lock和Unlock方法进行加锁和解锁操作，使代码结构更清晰。

方法变量与表达式

方法变量

可将选择子（如p.Distance ）赋值给一个变量，形成方法变量，它是一个函数，绑定了方法（Point.Distance ）和接收者p 。调用时只需提供实参，无需再提供接收者。通过Point结构体的Distance和ScaleBy方法示例，展示方法变量的赋值与调用。
在time.AfterFunc等场景中，方法变量很有用。如启动火箭的例子，使用方法变量可使代码更简洁，直接传递r.Launch给time.AfterFunc ，在延迟后调用该方法。

方法表达式

方法表达式写成T.f或(*T).f形式，其中T是类型，它把方法的接收者替换成函数的第一个形参，可像普通函数一样调用。同样以Point结构体的Distance和ScaleBy方法为例，展示方法表达式的赋值与调用。

方法变量的应用场景

当需要用一个值代表同一类型的多个方法，并处理不同接收者时，方法变量很有帮助。如Path.TranslateBy函数，根据add参数决定使用Point.Add或Point.Sub方法，对路径上的每个点进行相应计算。

示例：位向量

在数据分析领域，对于元素为小的非负整型且元素众多，操作多为求并集和交集的集合，使用map[T]bool实现集合扩展性虽好但性能欠佳，位向量是更优数据结构。

// IntSet 是一个包含非负整数的集合
// 零值代表空的集合
type IntSet struct {words []uint64
}
// Has 方法的返回值表示是否存在非负数x
func(s *IntSet) Has(x int) bool{word, bit := x/64, uint(x%64) return word < len(s.words) && s.words[word]&(1<<bit)!=0
}
// Add  添加非负数 x 到集合中
func(s *IntSet) Add(x int){word, bit  := x/64, uint(x%64) for word >= 1en(s.words){s.word s= append(s.words, 0)}s.words[word] |= 1<<bit
}// Unionwith 将会对 s 和 t 做并集并将结果存在 s 中
func(s *ntSet) Unionwith(t *IntSet){for i, tword := range t.words { if i < len(s.words){s.words[1] |= tword}else{  s.words = append(s.words, tword)}
}

IntSet类型的实现与方法

结构定义：IntSet结构体包含words []uint64字段，用无符号整型值的 slice 表示集合，每一位代表集合中的一个元素。
方法功能
- Has方法：判断集合中是否存在非负数x ，通过计算x所在的字索引和位索引，检查对应位是否为 1 。
- Add方法：向集合中添加非负数x ，确定x所在字索引，若字不存在则扩展words ，然后将对应位置为 1 。
- UnionWith方法：对两个IntSet求并集，遍历另一个集合的字，与当前集合对应字按位或操作，不存在的字添加到当前集合。
- String方法：以字符串形式输出集合元素，使用bytes.Buffer ，遍历words ，对每个字的每一位检查，是 1 则将对应元素添加到字符串。

注意事项

通过示例展示IntSet类型的使用，包括添加元素、求并集、判断元素是否存在等操作。强调IntSet类型方法声明为指针类型接收者，使用值调用方法时需注意，编译器会隐式插入&操作符获取指针以调用String方法，若无String方法，fmt.Println会直接输出结构体。

封装

概念：封装（数据隐藏）是面向对象编程重要方面，指变量或方法不能通过对象访问。
实现方式：Go 语言通过标识符首字母大小写控制命名可见性，首字母大写可从包中导出，首字母小写则不导出，要封装对象需使用结构体。以IntSet类型为例，若定义为结构体且字段words首字母小写，则该字段在包外不可见；若重新定义IntSet为 slice 类型，表达式*s可在其他包内使用，但会暴露内部表示。强调 Go 语言中封装单元是包而非类型，结构体字段在同包内代码可见。

优点

减少变量检查：使用方不能直接修改对象变量，减少检查变量值的代码。
隐藏实现细节：防止使用方依赖的属性改变，方便设计者灵活改变 API 实现且不破坏兼容性。以bytes.Buffer为例，其内部字段未导出，外部使用者无需关心实现细节，仅感知性能提升。
保护对象内部资源：防止使用者随意改变对象内变量，包作者可通过包内函数维护对象内部资源。如Counter类型，使用者只能通过特定方法递增或重置计数器，不能随意设置计数值。介绍了用于获取或修改内部变量的getter和setter函数，命名时getter常省略Get前缀。

导出字段与封装的权衡

Go 语言允许导出字段，但需慎重考虑 API 兼容性、维护复杂度等因素。同时指出封装并非总是必需，如time.Duration类型暴露int64整型用于运算；对比IntSet和geometry.Path ，Path定义为 slice 类型可方便使用 slice 语法，IntSet不对外透明有其合理性。

etter函数，命名时getter常省略Get`前缀。

导出字段与封装的权衡

参考资料：《Go程序设计语言》

方法声明

指针接收者的方法

nil是一个合法的接收者

通过结构体内嵌组成类型

方法变量与表达式

示例：位向量

封装

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`nil`是一个合法的接收者