【Go语言快速上手】第一部分：函数与错误处理

一、函数的基本定义

在Go语言中，通过func定义函数，基本的函数定义如下：

func add(a int, b int) int {
	return a + b
}

• func：关键字，用于定义函数
• add：函数名
• (a int, b int)：参数列表，参数类型在参数名之后
• int：返回值类型。
• return a + b：函数体，返回两个整数的和。

1.1 多返回值

Go语言函数支持多返回值，一般在处理错误，或者返回多个结果时使用：

func swap(x, y string) (string, string) {
    return y, x
}

1.2 命名返回值

Go语言允许为返回值命名，命名后函数体中可以直接使用这些变量，最后直接return即可

func divide(a, b float64) (result float64, err error) {
	if b == 0 {
		err = errors.New("division by zero")
		return
	}
}

二、函数的参数

2.1 值传递与 指针传递

Go中参数传递默认是值传递，即函数内部对变量的修改不会影响外部变量，如果想使函数内部的修改同时影响外部变量，可以传指针（Go没有类似C++那样直接传引用的方法）

func modifyValue(x int) {
	x = 100;
}

func modifyPointer(x *int) {
	*x = 100
}

2.2 可变参数

Go中，通过 ... 表示变长参数（可变参数），允许在函数中传递一个不确定数量的参数。

func sum(nums ...int) int {
	total := 0
	for _, num := range nums {
		total += num
	}
	return total
}

• nums ...int 表示 sum 函数可以接受 任意数量 的 int 类型参数。可以传递零个、一个或多个 int 参数。
• 在函数体内，nums 是一个 切片 ([]int)，它包含了传递给 sum 函数的所有参数。
• … 后面跟的是参数类型，表示这个参数的类型是一个切片类型，可以接收任意数量的元素。

三、函数类型与高阶函数

Go语言中，函数本质也是一种类型，可以同其他类型一样被传递与使用。

3.1 函数类型

我们可以通过type关键字将一个函数定义为一种类型，从而被传递/使用。

// 定于函数类型
type operation func(int, int) int

func apply(op operation, a, b int) int {
	return op(a, b)
}

对于上面的代码，operation 是一个 类型别名，代表的是一个函数类型，函数 apply 接受一个 operation 类型的 op 对象，可以直接在函数体内调用op。

3.2 匿名函数lambda 与 闭包

Go中也有lambda函数（匿名函数），如下：

add := func(a, b int) int {
	return a + b
}

• 这行代码定义了一个 匿名函数，即没有函数名的函数。
• func(a, b int) int 表示该函数接收 两个 int 类型的参数，并返回一个 int 类型的结果。
• 函数体内部的 return a + b 表示返回 a 和 b 的和。
• add := 将这个匿名函数赋值给了变量 add，因此 add 现在是一个函数类型的变量，且类型为 func(int, int) int。

匿名函数的作用

• 匿名函数是一种没有函数名的函数，通常用于临时的、一次性的操作，或者在需要将函数作为参数传递时使用。
• 匿名函数通常用于实现闭包

闭包

闭包是指一个函数捕获了其外部作用域的变量。

func adder() func(a, b int) int {
	sum := 0
	return func(x int) int {
		sum += x
		return sum
	}	
}

func main() {
	a := adder()
	fmt.Println(a(1)) // 输出 1
    fmt.Println(a(2)) // 输出 3
}

• sum 变量是 闭包 中的一个状态，匿名函数每次调用时都能“记住”之前的 sum 值。
• 即使 adder 函数已经返回，匿名函数仍然可以访问并修改 sum，因为它持有对外部 sum 变量的引用

四、方法（成员函数）

Go语言中没有类的概念，但可以为结构体定义方法。

4.1 方法的定义

type Rectangle struct {
	width, height float64
}

func (r Rectangle) area() float64 {
	return r.width * r.height
}

对于上面的代码：

• func (r Rectangle) area() float64 这行代码定义了一个 方法，该方法与 Rectangle 类型关联。
  • (r Rectangle) 是方法的 接收者，表示 area 方法是为 Rectangle 类型定义的。这里的 r 是一个 Rectangle 类型的值，它代表一个矩形对象。
  • area() 是方法的名称，表示该方法会计算矩形的面积。
  • float64 是方法的返回值类型，表示计算出的面积是一个 float64 类型的值。

4.2 指针接收者

同理我们可以将接收者改为指针方式：

func (r* Rectangle) scale(factor float64) {
	r.width *= factor
	r.height *= factor
}

• func (r *Rectangle) scale(factor float64)：这是一个方法定义。
  • (r *Rectangle) 是 接收者（receiver），意味着 scale 是为 Rectangle 类型的指针（*Rectangle）定义的方法。使用指针接收者而不是值接收者，可以让该方法直接修改原始对象（结构体）本身的字段。
  • factor float64 是 scale 方法的参数，表示缩放因子，用于调整矩形的大小。

五、错误处理

Go 语言的错误处理与其他语言有些不同，Go 提倡显式的错误处理，避免隐式的异常机制。Go 没有传统的 try-catch 语句，而是通过函数返回值来传递错误，程序员需要手动检查和处理这些错误。

5.1 错误类型

在 Go 中，错误通常是 error 类型的一个值。error 是一个内建的接口类型，定义如下：

type error interface {
    Error() string
}

error 接口只有一个方法 Error() string，它返回一个描述错误的字符串。许多标准库和自定义函数都会返回这个类型的值，以指示操作是否成功。

5.2 错误返回值

在 Go 中，函数通常会返回两个值：一个是主要结果值，另一个是错误值。一般要求我们显式地检查错误值。比如：

func someFunction() (int, error) {
    return 0, fmt.Errorf("something went wrong")
}

在调用时，返回的错误必须检查：

result, err := someFunction()
if err != nil {
    fmt.Println("Error:", err)
} else {
    fmt.Println("Result:", result)
}

5.3 if 语句检查错误

根据 Go 的错误处理风格，一般我们显式地检查每一个函数调用的返回值中的 error：

func example() {
    file, err := os.Open("nonexistent_file.txt")
    if err != nil {
        fmt.Println("Error opening file:", err)
        return // 处理错误后，可能会退出函数或做其他错误处理
    }
    defer file.Close()

    // 进一步的操作
}

在这里，如果 os.Open 返回一个错误（例如文件不存在），我们就会打印错误并退出函数。if err != nil 是 Go 错误处理的常见模式。

5.4 自定义错误类型

Go 支持自定义错误类型，通过实现 Error() 方法，可以创建自己的错误类型。这样可以携带更多的错误信息，比如错误代码、详细描述等。

type MyError struct {
    Code    int
    Message string
}

func (e *MyError) Error() string {
    return fmt.Sprintf("Error %d: %s", e.Code, e.Message)
}

func doSomething() error {
    return &MyError{Code: 404, Message: "Not Found"}
}

func main() {
    err := doSomething()
    if err != nil {
        fmt.Println("Error:", err)
    }
}

对于上面的代码，MyError 结构体包含了一个错误码和错误消息，我们通过 Error() 方法实现了 error 接口。

5.5 fmt.Errorf 创建错误

Go 提供了 fmt.Errorf 函数来创建错误并格式化错误信息：

err := fmt.Errorf("something went wrong: %v", someVar)

可以用于动态生成带有变量信息的错误消息。

5.6 多重错误检查

有时，我们需要同时检查多个函数调用的错误：

file, err := os.Open("file.txt")
if err != nil {
    fmt.Println("Error opening file:", err)
    return
}
defer file.Close()

content, err := ioutil.ReadAll(file)
if err != nil {
    fmt.Println("Error reading file:", err)
    return
}

每个函数调用后都要检查错误，并根据需要处理它。

5.7 panic 和 recover 机制

虽然 Go 没有 try-catch 语法，但 Go 提供了 panic 和 recover 来实现类似异常处理的机制。panic 用于在程序出现无法恢复的错误时终止执行，而 recover 则用于捕获和处理 panic。

func riskyFunction() {
    panic("Something went wrong!")
}

func main() {
    defer func() {
        if r := recover(); r != nil {
            fmt.Println("Recovered from panic:", r)
        }
    }()
    
    riskyFunction() // 此调用将导致 panic 被 recover 捕获
}

5.8 defer 用于资源清理

在 Go 中，defer 语句用于在函数退出时执行某些操作，通常用于资源清理，如关闭文件、解锁资源等。即使函数中发生了错误，defer 语句仍会被执行。

func readFile() (string, error) {
    file, err := os.Open("file.txt")
    if err != nil {
        return "", err
    }
    defer file.Close() // 确保文件在函数退出时关闭

    content, err := ioutil.ReadAll(file)
    if err != nil {
        return "", err
    }
    return string(content), nil
}

在这个例子中，即使读取文件时出现错误，defer file.Close() 仍会确保文件被正确关闭。