Go圣经-学习笔记之程序结构

摘要: 变量声明和生命周期、简单的逃逸分析、指针的作用和flag标准库的简单使用

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变量声明

它包括四种类型：const常量，type类型，func函数和var变量。

var 变量名字 类型= 表达式

如果去掉

= 表达式

， 则Go语言将使用零值初始化该变量。数值类型变量对应的值的0，bool类型变量对应的零值是false，字符串类型变量对应的零值是空字符串，接口或者引用类型（包括slice、map、chan和函数）变量对应的零值是nil。数组或者结构体变量对应的零值是各个元素对应的零值。所以，go语言中不存在没有初始化的类型变量

这里要讨论一个问题：我们知道slice类型实际底层是struct结构体类型:

struct { byte *array; uintgo len; uintgo cap; }

; 理应slice零值是各个元素的初始化零值，实际上slice在Go语言内部把slice当做了一种新的类型。slices类型：types.TSLICE和struct类型：types.TSTRUCT, 所以初始化零值的策略也有所不同。

简单的逃逸分析

先来个DEMO

var p= f()

func f() *int{
v:=1
return &v
}

这段程序跑起来不会发生段错误，非法地址。知道其他主流语言的开发人员，可能会认为v变量是在stack上分配的，函数执行完成，则函数的stack被释放到，这是返回值非法引用v变量，则导致程序崩溃。

但是Go语言编译器会静态分析源码，它发现f函数外部有引用局部变量v。则v在函数内的内存空间分配是在heap上分配，使得p可以使用它，这就是一个简单的逃逸分析。大家可以网上查查编译器的逃逸分析。至于内存的释放是由Go语言提供的自动垃圾回收机制做的，不需要人工参与。

指针的价值

指针特别有价值的地方在于，我们可以不用知道变量的名字而访问一个变量。言外之意，只要你给我一块内存地址，给我这个这块内存地址块的数据类型，我就可以正确访问原来这个变量值。1.通过内存地址，则可以知道数据的起始位置；2.通过数据类型，则可以知道，简单数据类型或者复杂数据类型中的各个元素所占内存空间的大小，所以，我们就可以通过指针正确访问内存变量值。但是一个缺点在于：在垃圾回收时，要找到一个变量的所有访问者并不容易，我们必须知道所有变量全部的别名。只有在所有变量不在使用这块内存时，我们才能回收内存。

标准库flag简单使用

借助于上面的指针理解，我们现在分析下flag标准库的部分使用。

可能有些开发者经常会看到形如下面的使用，但不怎么会使用：

var n = flag.Bool("n", false, "omit trailing newline")
var sep = flag.String("sep", " ", "separator")

func main(){
flag.Parse()
fmt.Print(strings.Join(flag.Args(), *sep))
if !*n{
fmt.Println()
}
}

有童鞋可能想问，为啥n和sep没有任何赋值操作， main函数就可以直接使用这两个指针变量了呢？因为这个程序在运行时，有一个全局变量CommandLine， 当flag.Parse解析os.Stdin的所有输入参数时，把CommandLine的指针变量n和sep全部赋值，同时通过flag.Args方法，可以获取到用户输入的数据列表。明白了这个，就知道怎么使用flag包了。

注意一点：对于bool变量，只需要：

./program -n -sep , hello world

， 输出:

hello,world

，且不换行。如果去掉

-n

， 则自动换行。

变量的生命周期

变量的生命周期是指在程序运行期间变量有效存在的时间间隔。

对于包级别的变量来说，它们的生命周期和整个程序的运行周期是一致的；

对于局部变量的生命周期则是动态的: 从每次创建一个变量开始，直到这个变量不再被任何别名引用为止，然后内存空间才会被回收

函数的输入参数和输出参数都是局部变量，它们在函数每次被调用的时候创建，调用完成则释放。

垃圾收集器的基本思路：从每个包级别和每个当前运行函数的局部变量开始，通过指针或者引用的方式遍历路径，是否可以找到该变量。如果找不到，则变量不可达。

一个变量的生命周期只取决于是否可达，因此局部变量的生命周期可能会超出其作用域，所以局部变量可能在函数返回之后依然存在。编译器会自动选择变量是分配在heap上还是stack上。这个选择不是由var或者new决定的

var global *int

func f() { // 因为global引用了x，所以x变量逃逸了，分配在heap上
var x int
x = 1
global = &x
}

func g() { // 因为外部没有引用y，y不可达，分配在stack上。
y := new(int)
*y = 1
}

元组赋值

x, y = y, x+y

在赋值之前，赋值语句右边的所有表达式将会先进行求值，然后再统一更新左边对应变量的值

作用域

当编译器遇到一个名字引用时，如果它看起来像一个声明，它首先从最内层的词法域向全局的作用域查找。如果查找失败，则报告“未声明的变量名”错误。如果该变量名在内部和外部都声明过，这内部块的声明首先被找到。内部声明屏蔽了外部声明。

说明：作用域和变量的生命周期是两个不同概念，前者是编译时的一个静态属性，后者是程序运行过程中变量存在的有效时间段，它是一个运行时概念。

一个隐晦的bug

var cwd string
func assignCwd() {
cwd, err := os.Getwd()
if err !=nil{
log.Fatalf("os.Getwd failed. %v", err)
return
}
fmt.Println(cwd)
return
}
func main(){
assignCwd()
fmt.Println(cwd)
}

这个程序的答案：一般初学者认为cwd不为空。因为他们遇到过这样的DEMO

func readLine() {
var data []byte
data, err := ioutil.ReadAll(filename) // 这个data是赋值操作，err是声明操作。
if err !=nil{
log.Fatalf(err)
return
}
}

所以认为assignCwd函数的cwd是赋值操作，所以cwd不为空字符串。实际上后面这个DEMO的词法域都在一起，而前者cwd分别是包级别和函数块级别的变量。内部声明的cwd屏蔽了外部的变量，所以导致隐晦bug。如果在assignCwd函数内不打印cwd变量，则直接报“cwd变量没有使用”的错误。