Go 經典入門系列 26:結構體取代類​

2021-02-17 Go語言中文網

歡迎來到 Golang 系列教程[1]的第 26 篇。

Go 支持面向對象嗎？

Go 並不是完全面向對象的程式語言。Go 官網的 FAQ[2] 回答了 Go 是否是面向對象語言，摘錄如下。

可以說是，也可以說不是。雖然 Go 有類型和方法，支持面向對象的編程風格，但卻沒有類型的層次結構。Go 中的「接口」概念提供了一種不同的方法，我們認為它易於使用，也更為普遍。Go 也可以將結構體嵌套使用，這與子類化（Subclassing）類似，但並不完全相同。此外，Go 提供的特性比 C++ 或 Java 更為通用：子類可以由任何類型的數據來定義，甚至是內建類型（如簡單的「未裝箱的」整型）。這在結構體（類）中沒有受到限制。

在接下來的教程裡，我們會討論如何使用 Go 來實現面向對象編程概念。與其它面向對象語言（如 Java）相比，Go 有很多完全不同的特性。

使用結構體，而非類

Go 不支持類，而是提供了結構體。結構體中可以添加方法。這樣可以將數據和操作數據的方法綁定在一起，實現與類相似的效果。

為了加深理解，我們來編寫一個示例吧。

在示例中，我們創建一個自定義包，它幫助我們更好地理解，結構體是如何有效地取代類的。

在你的 Go 工作區創建一個名為 oop 的文件夾。在 opp 中再創建子文件夾 employee。在 employee 內，創建一個名為 employee.go 的文件。

文件夾結構會是這樣：

workspacepath -> oop -> employee -> employee.go
請將 employee.go 裡的內容替換為如下所示的代碼。
package employee

import (
 "fmt"
)

type Employee struct {
 FirstName   string
 LastName    string
 TotalLeaves int
 LeavesTaken int
}

func (e Employee) LeavesRemaining() {
 fmt.Printf("%s %s has %d leaves remaining", e.FirstName, e.LastName, (e.TotalLeaves - e.LeavesTaken))
}
在上述程序裡，第 1 行指定了該文件屬於 employee 包。而第 7 行聲明了一個 Employee 結構體。在第 14 行，結構體 Employee 添加了一個名為 LeavesRemaining 的方法。該方法會計算和顯示員工的剩餘休假數。於是現在我們有了一個結構體，並綁定了結構體的方法，這與類很相似。
接著在 oop 文件夾裡創建一個文件，命名為 main.go。
現在目錄結構如下所示：
workspacepath -> oop -> employee -> employee.go
workspacepath -> oop -> main.go
main.go 的內容如下所示：
package main

import "oop/employee"

func main() {
 e := employee.Employee {
  FirstName: "Sam",
  LastName: "Adolf",
  TotalLeaves: 30,
  LeavesTaken: 20,
 }
 e.LeavesRemaining()
}
我們在第 3 行引用了 employee 包。在 main()（第 12 行），我們調用了 Employee 的 LeavesRemaining() 方法。
由於有自定義包，這個程序不能在 go playground 上運行。你可以在你的本地運行，在 workspacepath/bin/oop 下輸入命令 go install opp，程序會列印輸出：
Sam Adolf has 10 leaves remaining
使用 New() 函數，而非構造器 
我們上面寫的程序看起來沒什麼問題，但還是有一些細節問題需要注意。我們看看當定義一個零值的 employee 結構體變量時，會發生什麼。將 main.go 的內容修改為如下代碼：
package main

import "oop/employee"

func main() {
 var e employee.Employee
 e.LeavesRemaining()
}
我們的修改只是創建一個零值的 Employee 結構體變量（第 6 行）。該程序會輸出：
has 0 leaves remaining
你可以看到，使用 Employee 創建的零值變量沒有什麼用。它沒有合法的姓名，也沒有合理的休假細節。
在像 Java 這樣的 OOP 語言中，是使用構造器來解決這種問題的。一個合法的對象必須使用參數化的構造器來創建。
Go 並不支持構造器。如果某類型的零值不可用，需要程式設計師來隱藏該類型，避免從其他包直接訪問。程式設計師應該提供一種名為 NewT(parameters) 的函數，按照要求來初始化 T 類型的變量。按照 Go 的慣例，應該把創建 T 類型變量的函數命名為 NewT(parameters)。這就類似於構造器了。如果一個包只含有一種類型，按照 Go 的慣例，應該把函數命名為 New(parameters)， 而不是 NewT(parameters)。
讓我修改一下原先的代碼，使得每當創建 employee 的時候，它都是可用的。
首先應該讓 Employee 結構體不可引用，然後創建一個 New 函數，用於創建 Employee 結構體變量。在 employee.go 中輸入下面代碼：
package employee

import (
 "fmt"
)

type employee struct {
 firstName   string
 lastName    string
 totalLeaves int
 leavesTaken int
}

func New(firstName string, lastName string, totalLeave int, leavesTaken int) employee {
 e := employee {firstName, lastName, totalLeave, leavesTaken}
 return e
}

func (e employee) LeavesRemaining() {
 fmt.Printf("%s %s has %d leaves remaining", e.firstName, e.lastName, (e.totalLeaves - e.leavesTaken))
}
我們進行了一些重要的修改。我們把 Employee 結構體的首字母改為小寫 e，也就是將 type Employee struct 改為了 type employee struct。通過這種方法，我們把 employee 結構體變為了不可引用的，防止其他包對它的訪問。除非有特殊需求，否則也要隱藏所有不可引用的結構體的所有欄位，這是 Go 的最佳實踐。由於我們不會在外部包需要 employee 的欄位，因此我們也讓這些欄位無法引用。
同樣，我們還修改了 LeavesRemaining() 的方法。
現在由於 employee 不可引用，因此不能在其他包內直接創建 Employee 類型的變量。於是我們在第 14 行提供了一個可引用的 New 函數，該函數接收必要的參數，返回一個新創建的 employee 結構體變量。
這個程序還需要一些必要的修改，但現在先運行這個程序，理解一下當前的修改。如果運行當前程序，編譯器會報錯，如下所示：
go/src/constructor/main.go:6: undefined: employee.Employee
這是因為我們將 Employee 設置為不可引用，因此編譯器會報錯，提示該類型沒有在 main.go 中定義。很完美，正如我們期望的一樣，其他包現在不能輕易創建零值的 employee 變量了。我們成功地避免了創建不可用的 employee 結構體變量。現在創建 employee 變量的唯一方法就是使用 New 函數。
如下所示，修改 main.go 裡的內容。
package main

import "oop/employee"

func main() {
 e := employee.New("Sam", "Adolf", 30, 20)
 e.LeavesRemaining()
}
該文件唯一的修改就是第 6 行。通過向 New 函數傳入所需變量，我們創建了一個新的 employee 結構體變量。
下面是修改後的兩個文件的內容。
employee.go
package employee

import (
 "fmt"
)

type employee struct {
 firstName   string
 lastName    string
 totalLeaves int
 leavesTaken int
}

func New(firstName string, lastName string, totalLeave int, leavesTaken int) employee {
 e := employee {firstName, lastName, totalLeave, leavesTaken}
 return e
}

func (e employee) LeavesRemaining() {
 fmt.Printf("%s %s has %d leaves remaining", e.firstName, e.lastName, (e.totalLeaves - e.leavesTaken))
}
main.go
package main

import "oop/employee"

func main() {
 e := employee.New("Sam", "Adolf", 30, 20)
 e.LeavesRemaining()
}
運行該程序，會輸出：
Sam Adolf has 10 leaves remaining
現在你能明白了，雖然 Go 不支持類，但結構體能夠很好地取代類，而以 New(parameters) 籤名的方法可以替代構造器。
關於 Go 中的類和構造器到此結束。祝你愉快。
上一教程 - Mutex
下一教程 - 組合取代繼承[3]
via: https://golangbot.com/structs-instead-of-classes/
作者：Nick Coghlan[4]譯者：Noluye[5]校對：polaris1119[6]
本文由 GCTT[7] 原創編譯，Go 中文網[8] 榮譽推出
參考資料[1] 
Golang 系列教程: https://studygolang.com/subject/2
[2] 
FAQ: https://golang.org/doc/faq#Is_Go_an_object-oriented_language
[3] 
組合取代繼承: https://studygolang.com/articles/12680
[4] 
Nick Coghlan: https://golangbot.com/about/
[5] 
Noluye: https://github.com/Noluye
[6] 
polaris1119: https://github.com/polaris1119
[7] 
GCTT: https://github.com/studygolang/GCTT
[8] 
Go 中文網: https://studygolang.com/

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