Go 系列教程 —— 16. 结构体

什么是结构体？

结构体是用户定义的类型，表示若干个字段（Field）的集合。有时应该把数据整合在一起，而不是让这些数据没有联系。这种情况下可以使用结构体。

例如，一个职员有 firstName、lastName 和 age 三个属性，而把这些属性组合在一个结构体 employee 中就很合理。

结构体的声明

type Employee struct {
    firstName string
    lastName  string
    age       int
}

在上面的代码片段里，声明了一个结构体类型 Employee，它有 firstName、lastName 和 age 三个字段。通过把相同类型的字段声明在同一行，结构体可以变得更加紧凑。在上面的结构体中，firstName 和 lastName 属于相同的 string类型，于是这个结构体可以重写为：

type Employee struct {
    firstName, lastName string
    age, salary         int
}

上面的结构体 Employee 称为 命名的结构体（Named Structure）。我们创建了名为 Employee 的新类型，而它可以用于创建 Employee 类型的结构体变量。

声明结构体时也可以不用声明一个新类型，这样的结构体类型称为 匿名结构体（Anonymous Structure）。

var employee struct {
    firstName, lastName string
    age int
}

上述代码片段创建一个匿名结构体 employee。

创建命名的结构体

通过下面代码，我们定义了一个命名的结构体 Employee。

package main

import (  
    "fmt"
)

type Employee struct {  
    firstName, lastName string
    age, salary         int
}

func main() {

    //creating structure using field names
    emp1 := Employee{
        firstName: "Sam",
        age:       25,
        salary:    500,
        lastName:  "Anderson",
    }

    //creating structure without using field names
    emp2 := Employee{"Thomas", "Paul", 29, 800}

    fmt.Println("Employee 1", emp1)
    fmt.Println("Employee 2", emp2)
}

 

在上述程序的第 7 行，我们创建了一个命名的结构体 Employee。而在第 15 行，通过指定每个字段名的值，我们定义了结构体变量 emp1。字段名的顺序不一定要与声明结构体类型时的顺序相同。在这里，我们改变了 lastName 的位置，将其移到了末尾。这样做也不会有任何的问题。

在上面程序的第 23 行，定义 emp2 时我们省略了字段名。在这种情况下，就需要保证字段名的顺序与声明结构体时的顺序相同。

该程序将输出：

Employee 1 {Sam Anderson 25 500}
Employee 2 {Thomas Paul 29 800}

创建匿名结构体

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    emp3 := struct {
        firstName, lastName string
        age, salary         int
    }{
        firstName: "Andreah",
        lastName:  "Nikola",
        age:       31,
        salary:    5000,
    }

    fmt.Println("Employee 3", emp3)
}

 

在上述程序的第 3 行，我们定义了一个匿名结构体变量 emp3。上面我们已经提到，之所以称这种结构体是匿名的，是因为它只是创建一个新的结构体变量 em3，而没有定义任何结构体类型。

该程序会输出：

Employee 3 {Andreah Nikola 31 5000}

结构体的零值（Zero Value）

当定义好的结构体并没有被显式地初始化时，该结构体的字段将默认赋为零值。

package main

import (  
    "fmt"
)

type Employee struct {  
    firstName, lastName string
    age, salary         int
}

func main() {  
    var emp4 Employee //zero valued structure
    fmt.Println("Employee 4", emp4)
}

 

该程序定义了 emp4，却没有初始化任何值。因此 firstName 和 lastName 赋值为 string 的零值（""）。而 age 和 salary 赋值为 int 的零值（0）。该程序会输出：

Employee 4 { 0 0}

当然还可以为某些字段指定初始值，而忽略其他字段。这样，忽略的字段名会赋值为零值。

package main

import (  
    "fmt"
)

type Employee struct {  
    firstName, lastName string
    age, salary         int
}

func main() {  
    emp5 := Employee{
        firstName: "John",
        lastName:  "Paul",
    }
    fmt.Println("Employee 5", emp5)
}

 

在上面程序中的第 14 行和第 15 行，我们初始化了 firstName 和 lastName，而 age 和 salary 没有进行初始化。因此 age 和 salary 赋值为零值。该程序会输出：

Employee 5 {John Paul 0 0}

访问结构体的字段

点号操作符 . 用于访问结构体的字段。

package main

import (  
    "fmt"
)

type Employee struct {  
    firstName, lastName string
    age, salary         int
}

func main() {  
    emp6 := Employee{"Sam", "Anderson", 55, 6000}
    fmt.Println("First Name:", emp6.firstName)
    fmt.Println("Last Name:", emp6.lastName)
    fmt.Println("Age:", emp6.age)
    fmt.Printf("Salary: $%d", emp6.salary)
}

 

上面程序中的 emp6.firstName 访问了结构体 emp6 的字段 firstName。该程序输出：

First Name: Sam  
Last Name: Anderson  
Age: 55  
Salary: $6000

还可以创建零值的 struct，以后再给各个字段赋值。

package main

import (
    "fmt"
)

type Employee struct {  
    firstName, lastName string
    age, salary         int
}

func main() {  
    var emp7 Employee
    emp7.firstName = "Jack"
    emp7.lastName = "Adams"
    fmt.Println("Employee 7:", emp7)
}

 

在上面程序中，我们定义了 emp7，接着给 firstName 和 lastName 赋值。该程序会输出：

Employee 7: {Jack Adams 0 0}

结构体的指针

还可以创建指向结构体的指针。

package main

import (  
    "fmt"
)

type Employee struct {  
    firstName, lastName string
    age, salary         int
}

func main() {  
    emp8 := &Employee{"Sam", "Anderson", 55, 6000}
    fmt.Println("First Name:", (*emp8).firstName)
    fmt.Println("Age:", (*emp8).age)
}

 

在上面程序中，emp8 是一个指向结构体 Employee 的指针。(*emp8).firstName 表示访问结构体 emp8 的 firstName 字段。该程序会输出：

First Name: Sam
Age: 55

Go 语言允许我们在访问 firstName 字段时，可以使用 emp8.firstName 来代替显式的解引用 (*emp8).firstName。

package main

import (  
    "fmt"
)

type Employee struct {  
    firstName, lastName string
    age, salary         int
}

func main() {  
    emp8 := &Employee{"Sam", "Anderson", 55, 6000}
    fmt.Println("First Name:", emp8.firstName)
    fmt.Println("Age:", emp8.age)
}

 

在上面的程序中，我们使用 emp8.firstName 来访问 firstName 字段，该程序会输出：

First Name: Sam
Age: 55

匿名字段

当我们创建结构体时，字段可以只有类型，而没有字段名。这样的字段称为匿名字段（Anonymous Field）。

以下代码创建一个 Person 结构体，它含有两个匿名字段 string 和 int。

type Person struct {  
    string
    int
}

我们接下来使用匿名字段来编写一个程序。

package main

import (  
    "fmt"
)

type Person struct {  
    string
    int
}

func main() {  
    p := Person{"Naveen", 50}
    fmt.Println(p)
}

 

在上面的程序中，结构体 Person 有两个匿名字段。p := Person{"Naveen", 50} 定义了一个 Person 类型的变量。该程序输出 {Naveen 50}。

虽然匿名字段没有名称，但其实匿名字段的名称就默认为它的类型。比如在上面的 Person 结构体里，虽说字段是匿名的，但 Go 默认这些字段名是它们各自的类型。所以 Person 结构体有两个名为 string 和 int 的字段。

package main

import (  
    "fmt"
)

type Person struct {  
    string
    int
}

func main() {  
    var p1 Person
    p1.string = "naveen"
    p1.int = 50
    fmt.Println(p1)
}

 

在上面程序的第 14 行和第 15 行，我们访问了 Person 结构体的匿名字段，我们把字段类型作为字段名，分别为 "string" 和 "int"。上面程序的输出如下：

{naveen 50}

嵌套结构体（Nested Structs）

结构体的字段有可能也是一个结构体。这样的结构体称为嵌套结构体。

package main

import (  
    "fmt"
)

type Address struct {  
    city, state string
}
type Person struct {  
    name string
    age int
    address Address
}

func main() {  
    var p Person
    p.name = "Naveen"
    p.age = 50
    p.address = Address {
        city: "Chicago",
        state: "Illinois",
    }
    fmt.Println("Name:", p.name)
    fmt.Println("Age:",p.age)
    fmt.Println("City:",p.address.city)
    fmt.Println("State:",p.address.state)
}

 

上面的结构体 Person 有一个字段 address，而 address 也是结构体。该程序输出：

Name: Naveen  
Age: 50  
City: Chicago  
State: Illinois

提升字段（Promoted Fields）

如果是结构体中有匿名的结构体类型字段，则该匿名结构体里的字段就称为提升字段。这是因为提升字段就像是属于外部结构体一样，可以用外部结构体直接访问。我知道这种定义很复杂，所以我们直接研究下代码来理解吧。

type Address struct {  
    city, state string
}
type Person struct {  
    name string
    age  int
    Address
}

在上面的代码片段中，Person 结构体有一个匿名字段 Address，而 Address 是一个结构体。现在结构体 Address 有 city 和 state 两个字段，访问这两个字段就像在 Person 里直接声明的一样，因此我们称之为提升字段。

package main

import (
    "fmt"
)

type Address struct {
    city, state string
}
type Person struct {
    name string
    age  int
    Address
}

func main() {  
    var p Person
    p.name = "Naveen"
    p.age = 50
    p.Address = Address{
        city:  "Chicago",
        state: "Illinois",
    }
    fmt.Println("Name:", p.name)
    fmt.Println("Age:", p.age)
    fmt.Println("City:", p.city) //city is promoted field
    fmt.Println("State:", p.state) //state is promoted field
}

 

在上面代码中的第 26 行和第 27 行，我们使用了语法 p.city 和 p.state，访问提升字段 city 和 state 就像它们是在结构体 p 中声明的一样。该程序会输出：

Name: Naveen  
Age: 50  
City: Chicago  
State: Illinois

导出结构体和字段

如果结构体名称以大写字母开头，则它是其他包可以访问的导出类型（Exported Type）。同样，如果结构体里的字段首字母大写，它也能被其他包访问到。

让我们使用自定义包，编写一个程序来更好地去理解它。

在你的 Go 工作区的 src 目录中，创建一个名为 structs 的文件夹。另外在 structs 中再创建一个目录 computer。

在 computer 目录中，在名为 spec.go 的文件中保存下面的程序。

package computer

type Spec struct { //exported struct  
    Maker string //exported field
    model string //unexported field
    Price int //exported field
}

上面的代码片段中，创建了一个 computer 包，里面有一个导出结构体类型 Spec。Spec 有两个导出字段 Maker 和 Price，和一个未导出的字段 model。接下来我们会在 main 包中导入这个包，并使用 Spec 结构体。

package main

import "structs/computer"  
import "fmt"

func main() {  
    var spec computer.Spec
    spec.Maker = "apple"
    spec.Price = 50000
    fmt.Println("Spec:", spec)
}

包结构如下所示：

src  
   structs
        computer
            spec.go
        main.go

在上述程序的第 3 行，我们导入了 computer 包。在第 8 行和第 9 行，我们访问了结构体 Spec 的两个导出字段 Maker 和 Price。执行命令 go install structs 和 workspacepath/bin/structs，运行该程序。

如果我们试图访问未导出的字段 model，编译器会报错。将 main.go 的内容替换为下面的代码。

package main

import "structs/computer"  
import "fmt"

func main() {  
    var spec computer.Spec
    spec.Maker = "apple"
    spec.Price = 50000
    spec.model = "Mac Mini"
    fmt.Println("Spec:", spec)
}

在上面程序的第 10 行，我们试图访问未导出的字段 model。如果运行这个程序，编译器会产生错误：spec.model undefined (cannot refer to unexported field or method model)。

结构体相等性（Structs Equality）

结构体是值类型。如果它的每一个字段都是可比较的，则该结构体也是可比较的。如果两个结构体变量的对应字段相等，则这两个变量也是相等的。

package main

import (  
    "fmt"
)

type name struct {  
    firstName string
    lastName string
}

func main() {  
    name1 := name{"Steve", "Jobs"}
    name2 := name{"Steve", "Jobs"}
    if name1 == name2 {
        fmt.Println("name1 and name2 are equal")
    } else {
        fmt.Println("name1 and name2 are not equal")
    }

    name3 := name{firstName:"Steve", lastName:"Jobs"}
    name4 := name{}
    name4.firstName = "Steve"
    if name3 == name4 {
        fmt.Println("name3 and name4 are equal")
    } else {
        fmt.Println("name3 and name4 are not equal")
    }
}

 

在上面的代码中，结构体类型 name 包含两个 string 类型。由于字符串是可比较的，因此可以比较两个 name 类型的结构体变量。

上面代码中 name1 和 name2 相等，而 name3 和 name4 不相等。该程序会输出：

name1 and name2 are equal  
name3 and name4 are not equal

如果结构体包含不可比较的字段，则结构体变量也不可比较。

package main

import (  
    "fmt"
)

type image struct {  
    data map[int]int
}

func main() {  
    image1 := image{data: map[int]int{
        0: 155,
    }}
    image2 := image{data: map[int]int{
        0: 155,
    }}
    if image1 == image2 {
        fmt.Println("image1 and image2 are equal")
    }
}

 

在上面代码中，结构体类型 image 包含一个 map 类型的字段。由于 map 类型是不可比较的，因此 image1 和 image2 也不可比较。如果运行该程序，编译器会报错：main.go:18: invalid operation: image1 == image2 (struct containing map[int]int cannot be compared)。

github 上有本教程的源代码。